Text
                    А. Е. АГРОНОМОВ
Ю. С. ШАБАРОВ
ЛАБОРА ТОРНЫЕ
РАБОТЫ
в органическом
практикуме
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством высшего
и среднего специального образования СССР
в качестве учебного пособия для студентов
химических специальностей вузов
МОСКВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «X И М И Я»
1974


547 УДК 547@75,8) @76.5)' А 26 А 26 Агрономов А. Е., Шабаров Ю. С. Лабораторные работы в органическом практикуме. Изд. 2-е, пер. и доп. М., «Химия», 1974 г. 376 с, 18 табл., 113 рис. Книга представляет собой оригинальное учебное пособие, не повторяющее имеющиеся руководства. В настоящем виде она является переработанным и почти вдвое расширенным вариантом первого издания, выпущенного в 1971 г. в издатель- издательстве МГУ им. М. В. Ломоносова. В книге подробно описаны методики проведения важнейших реакций органической химии, приведены сведения по технике безопасности прн работе в органическом практикуме; даны методы очистки органических соединений и методы разделения и идентификации веществ с помощью хроматографии; описаны некоторые приборы и опе- операции, которые в большинстве руководств обычно не рассма- рассматриваются совсем или лишь упоминаются (пользование ре- рефрактометром, каталитической печыо и т. п.). В Приложениях даны рисунки основных приборов, ис- используемых в лабораторном практикуме, и варианты набора задач для студентов на весь учебный курс; приведены ИК- и ПМР-спектры многих соединений, методики синтеза которых приводятся в книге. Книга предназначена для студентов и преподавателей хи- химических факультетов университетов, химико-технологических вузов и техникумов. 20504-036 050 @1)-74 547 36-74 Рецензенты: кафедра органической химии МХТИ им. Д. И. Менделеева (зав. кафедрой проф. Н. Н. Суворов), ка- кафедра органической химии МГПИ им. В. И. Ленина (зав. кафедрой проф. Э. Е. Нифаитьев), Издательство «X и м и я», 1974 СОДЕРЖА НИЕ Предисловие ЧАСТЬ I. ОБЩИЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ Очистка и определение констант органических веществ 9 Разгонка смеси двух жидкостей 9 Определение плотности '3 Определение показателя преломления 14 Вычисление молекулярной рефракции 17 Перекристаллизация твердых веществ из органических растворителей . 17 Определение температуры плавления твердого вещества 24 Возгонка 27 Работа с малыми количествами веществ 28 Перекристаллизация полумикроколичеств с применением ампулы . , , 28 Микроперегонка в трубочке Эмиха 29 Определение температуры кипения по Сиволобову 30 Хроматографические методы очистки и анализа органических соединений . . 31 Тонкослойная хроматография , . 31 Распределительная хроматография иа бумаге 38 Разделение органических веществ на колонке с окисью алюминия ... 39 Выделение органического вещества из реакционной смесн .43 Экстракция 43 Высушивание вытяжек 45 Отгонка растворителей 4S Перегонка в вакууме 47 Охлаждение 49 Запаивание ампулы с препаратом 50 3
Установка для проведения гетерогенно-каталитических реакций ..... 51 Подготовка к выполнению синтетических задач и составление отчета ... 56 Контрольные вопросы - . 60 ЧАСТЬ П. МЕТОДИКИ СИНТЕЗОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Реакции нуклеофильного замещения у алифатического атома углерода ... 63 Получение простых эфнров 63 Получение сложных эфиров 70 Получение алкилгалогенидов, нх гидролиз н взаимодействие с солями некоторых минеральных кислот 80 Получение алкилгалогенидов 80 Гидролиз алкилгалогенидов и взаимодействие их с солями некоторых минеральных кислот 85 Аминирование 90 Реакции конденсации карбонильных соединений. Синтезы с помощью ацето- уксусного и малонового эфиров . 98 Реакции конденсации с участием альдегидов н кетонов 98 Реакции конденсации с участием сложных эфиров 107 Окнслительно-восстаповительные реакции 111 Окисление 111 Восстановление 125 Синтезы с помощью магнийорганических соединений 139 Получение реактивов Гриньяра . 139 Синтез спиртов 140 Синтез кислот 144 Синтез углеводородов 145 Прочие синтезы 148 Замещение в ароматическом ядре 150 Нитрование 150 Сульфирование 155 Галогенирование 158 Ацилирование 164 Алкилироаание 175 Реакции нуклеофильного замещения 179 Восстановление ароматических соединений 188 Реакции ароматических диазосоединений 198 Реакции с выделением азота 198 Реакции без выделения азота 205 Синтез карбо- и гетероциклических систем Получение карбоциклических систем диеновым синтезом Получение гетероциклических систем 207 207 212 Идентификация органических соединений. 224 Обнаружение функциональных групп 224 Альдегиды и кетоны 225 Амины 220 Спирты 228 Карбоновые кислоты 228 Фенолы . 228 Получение функциональных производных 234 Спирты 234 Фенолы 235 Альдегиды и кетоны 236 Карбоновые кислоты 238 Амины 239 Проба на ароматическую структуру 240 Пробы на двойную связь 240 Проба Бейльштейна на галоген 240 Проба на нитрогруппу 241 Идентификация неизвестного полифункционального соединения или ком- компонентов бинарной смеси 241 Анализ смесей 241 Определение строения выделенных соединений 246 ЧАСТЬ III. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ОРГАНИЧЕСКОМ ПРАКТИКУМЕ Введение 247 Общие правила поведения и работы в лаборатории 248 Порядок работы с химическими веществами 250 Вещества, обладающие токсическим действием 250 Профилактические меры при работе с веществами, обладающими токсическим действием 259 Легковоспламеняющиеся вещества 260 Вещества, вызывающие химические ожоги 268 Взрывоопасные вещества и смеси 271 Сжатые газы 275 5
Опасные вещества, наиболее часто используемые в учебных лабораториях . 277 Работа с электрическим током .......... 284 Правила обращения с лабораторной посудой и изделиями-из стекла . . . 286- Приложение 1. Основные приборы, используемые при выполнении синтетиче- синтетических работ в органическом практикуме 289" Приложение II. Спектры некоторых веществ 30& Приложение III. Примеры комплектов задач, которые могут быть даны сту- студенту на весь учебный год _ 35Я Приложение IV. Плотности растворов неорганических реагентов (при 15 °С) 361 Предметный указатель 364 ПРЕДИСЛОВИЕ Быстрое развитие органической химии как науки требует непре^ рывного совершенствования методов преподавания, а иногда и коренного их изменения. В связи с этим постоянно ощущается по- потребность в учебных руководствах. В частности, для первоначаль- первоначального обучения синтетической органической химии нужны учебные пособия, в которых имелись бы описания проверенных прописей, позволяющих, используя несложную аппаратуру и доступные реактивы, научить студентов не только осуществлять поучитель- поучительные и важные превращения, но и ознакомить их с наиболее рас- распространенными в настоящее время методами очистки, выделения и идентификации органических соединений. Для восполнения существующего в этой области пробела авторами данной книги в 1971 г. было опубликовано в издатель- издательстве МГУ соответствующее краткое руководство. Настоящая книга представляет собой заново переработанный и почти вдвое расширенный вариант последнего. В первую часть, посвященную описанию общих приемов ра- работы, введены сведения о принципах подбора растворителей для перекристаллизации; описано приготовление пластинок для тонко- тонкослойной хроматографии на силикагеле и их использование для анализа смесей; дано описание роторного испарителя; приведены ссылки на доступные руководства, в которых более подробно рас- рассматриваются соответствующие экспериментальные методы. В кон- конце первой части приведен вопросник с целью проверки усвоения изложенного материала. Во вторую часть — «Методики синтезов и идентификации орга- органических соединений» — дополнительно включено 70 новых про- прописей, которые, как и описанные в предыдущем издании, позво- позволят студенту в дальнейшем использовать синтезированное им вещество в качестве исходного препарата при выполнении синтеза по какой-либо следующей теме (что дает возможность осущест- осуществлять так называемые «цепочки синтезов»). Опыт показывает, что это повышает заинтересованность студентов в качестве получаемых
ими препаратов; одновременно расширяется ассортимент задач,, которые можно предложить по той или иной теме. Изъят ряд. плохо воспроизводившихся методик. Раздел, посвященный идентификации органических соединений, значительно переработан и в него введен материал по использо- использованию ИК-спектров идентифицируемых веществ. Заново написана третья часть — «Техника безопасности при работе в органическом практикуме», — в которой не только рас- рассматриваются общие правила работы и поведения в лаборатории, но и приводятся свойства веществ, работа с которыми опасна. В первой и второй частях книги (в соответствующих местах) даются ссылки на описанные в этой части правила и приемы без- безопасной работы с такими веществами, как натрий, бром, ртуть и пр. В приложения помимо имевшихся в первом издании схем основных приборов, используемых при выполнении синтетических работ, и примеров комплектов задач, которые могут быть даны одному студенту на весь учебный год, введены ИК- и ПМР-спек- тры около пятидесяти соединений из числа тех, синтез которых описывается во второй части книги. Отобраны спектры, интер- интерпретация которых поучительна и наглядна. Методики синтеза ве- веществ, для которых в рассматриваемом приложении имеются спектры, отмечены звездочкой. Авторы выражают искреннюю благодарность преподавателям кафедры органической химии химического факультета МГУ за- ценные замечания и пожелания, сделанные ими при знакомстве с первым изданием книги и рукописью настоящего ее варианта. Дальнейшие замечания и пожелания о включении нового мате- материала будут приняты с благодарностью. ЧАСТЬ I ОБЩИЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ ОЧИСТКА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ РАЗГОНКА СМЕСИ ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ Перегонка является одним из самых распространенных методов очистки и выделения органических веществ. Помимо простой пе- перегонки при атмосферном давлении существуют перегонка в ва- вакууме, перегонка с водяным паром, дробная перегонка, перегонка на колонках. Все они достаточно широко используются в лабора- лабораторной практике. Однако начинающий химик-экспериментатор в первую очередь сталкивается с необходимостью выделить син- синтезированное им вещество из раствора, полученного при извлече- извлечении продукта реакции из водной среды органическим растворите- растворителем. В этом случае он имеет дело с разделением двух веществ (растворителя и продукта реакции), которые достаточно сильно' различаются по температурам кипения, т. е. с простой перегонкой. Теоретические основы этого процесса изложены во многих ру- руководствах *. В настоящем разделе приводится материал, необхо- необходимый для привития первоначальных практических навыков в этой области. При выполнении данной задачи** студент получает 60 мл одной из возможных бинарных смесей: хлороформ — ксилол (о-, м- или п-), четыреххлористый углерод — ксилол, циклогексан — ксилол или бензол—'Ксилол. Константы этих веществ приведены в табл. 1. Студент должен определить, какие вещества были ему даны в задаче и их количественное соотношение в смеси" (в объемн. %). Проверка термометра. Перед сборкой прибора для разгонки надо предварительно проверить правильность показаний термо- термометра по температурам кипения воды и таяния льда и, в случае необходимости, внести соответствующую поправку. * См., например: Юрьев Ю. К. Практические работы по органической хи- химии. Вып. I/II. Изд. МГУ, 1964. См. с. 72; Лабораторная техника в органической химии. Под ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бергельсона. М., «Мир», 1966. См. с. 210. ** Перед началом работы в органическом практикуме рекомендуется озна- ознакомиться с общими правилами поведения и работы в лаборатории (см. Ч. III).
Таблица 1. Константы компонентов бинарных смесей, даваемых для разгонки Вещество Т. кип., °С Показатель преломления „20 Хлороформ Чегыреххлористый углерод Бензол Циклогексан о-Ксилол ж-Ксилол ... л-Ксилол 61,2 76,8 80,1 80-81 144 139,3 138,5 (т. пл. +13.2) 1,489 1.595 0,879 0,779 0,897 0,864 0,861 1,4450 1,4630 1,5017 1,4262 1,5054 1,4972 1.4958 Проверка термометра по температуре кипения воды. В колбу Вюрца (рис. \,а) помещают 25—50 мл воды и несколько кипятильников (длинные капилляры с запаянным верх- верхним концом, кусочки пемзы или неглазурованного фарфора). V 7 Рис. I. Проверка термометра: а—по температуре кипения воды; таяния льда. в —по температуре Термометр закрепляют в пробке таким образом, чтобы верх- верхний обрез ртутного шарика термометра был на 0,5 см ниже от- отводной трубки колбы Вюрца. После того как вода в колбе заки- закипит, пар начнет выходить через отводную трубку, одновременно обогревая ртутный шарик термометра. Во избежание перегрева- перегревания отгоняющегося пара горелку необходимо отрегулировать так,. чтобы кипение воды было спокойным. Когда столбик ртути 10 в термометре остановится на определенном делении, записывают показание термометра в журнале и затем определяют барометри- барометрическое давление. В показание термометра вносят две поправки. Первая из них вносится в том случае, если атмосферное давление в момент из- измерения не было равно 760 мм рт. ст. Известно, что температура кипения воды при 760 мм рт. ст. равна 100°С, при 733 мм рт.ст.— 99°С и при 707 мм рт.ст. —98°С. Поэтому, например, если в мо- момент измерения атмосферное давление было равно 730 мм рт. ст., а термометр показывал 100°С, это означало, что в интервале тем- температур, близком к 100 °С, показания термометра завышены на 1°С. л Вторая поправка —поправка на выступающий столбик ртути. Необходимость внесения такой поправки обусловлена тем, что не весь ртутный столбик термометра обогревается при перегонке парами кипящего вещества. Выступающая за пределы колбы часть столбика ртути нагрета, а следовательно, и расширена не так сильно, как ртуть в шарике. Вследствие этого термометр всегда показывает температуру ниже истинной. Исправить показания термометра можно, прибавив к нему величину поправки на вы- выступающий столбик ртути, которая вычисляется по формуле где /( — коэффициент видимого расширения ртути в стекле; « — длина выступающего столбика ртути, отсчитанная по числу градусов шкалы; ^ — наблюдаемая температура; t% — средняя тем- температура выступающего столбика, определяемая вспомогательным термометром, помещенным сбоку, так, чтобы его шарик нахо- находился посредине выступающего столбика (см. рис. \, а). Следует иметь в виду, что значения К для обычного стекла при разных температурах несколько различаются. Так, в интервале 0—150 С значение К составляет 0,000158, при 150—200 °С —0,000159, при 200—250 °С —0,000161, а при 250—300 °С — 0,000164. Проверка термометра по температуре таю- тающего льда. В большую коническую воронку, укрепленную в кольце штатива над фарфоровой чашкой или стаканом (рис. 1, б), помещают мелко раздробленный лед, затем в этот лед опускают термометр так, чтобы не было видно шарика, а на шкале была хорошо видна нулевая отметка. Когда из носика во- воронки начнет равномерно капать вода и установится постоянное показание ртутного столбика, делают отсчет. Разность между показанием термометра и нулем по шкале представляет сЬбой поправку к показаниям данного термометра при температурах, близких к 0°С. Перегонка. Для разгонки полученной смеси студент собирает прибор (см. рис. 1 в Приложении I) *, в котором в качестве * Правила обращения со стеклянной посудой описаны в ч. Ill (см. стр. 286), а
приемника используется мерный цилиндр объемом 15—25 мл. Когда начнется отгонка жидкости *, а температура установится постоянной, производится построение кривой разгонки в координа- координатах: объем отгона —температура (рис. 2). Температуру кипения записывают после сбора каждых 2 мл дистиллята. Нормальная- скорость перегонки — одна капля за две секунды. В ходе разгонки собирают три фракции: первая фракция —от начала перегонки до момента, когда температура кипения начнет быстро повышаться (быстрое повышение означает подъем темпе- температуры на 5—7°С в течение 10—20 с). Собранную фракцию после измерения ее объема переливают в плоскодонную колбочку. Вторая фракция (промежуточная) собирается во время быстрого повышения температуры отходящих паров; третья фракция — с мо- момента прекращения быстрого рос- роста температуры до конца пере- перегонки. Когда в перегонной колбе оста- останется 3—5 мл жидкости, мерный цилиндр заменяют чистой и сухой пробиркой и собирают в нее оста- остаток третьей фракции. Этот отгон впоследствии используют для опре- 0 10 20 30 40 50 60 деления плотности и показателя Объем отгона,мл преломления (см. ниже). рис. 2. кривая разгонки. Насухо перегонять вещество из колбы не рекомендуется, так как последние капли вещества, сконцентрировавшиеся в дефлегматоре (флегма), попадая на сухое дно колбы, могут вызвать ее растрес* кивание. После завершения разгонки измеряют объемы всех Трех фрак- фракций. Если объем средней фракции превысит 3—4 мл (что бывает обычно при форсированной перегонке), ее надо перегнать повтор- повторно в более медленном темпе с целью выделения дополнительного количества первой и третьей фракций. Затем высушивают весь прибор, помещают в перегонную колбу первую фракцию, отго- отгоняют из нее и отбрасывают I мл вещества и затем медленно от- отгоняют еще 3—5 мл вещества с целью определения плотности и показателя преломления первого компонента. Температуры кипения компонентов определяются по ординатам горизонтальных участков полученной кривой разгонки (см. рис. 2). Количественное соотношение компонентов в смеси определяется по количествам отогнанных фракций (в объемн.%). В общем ма- материальном балансе должны указываться и неизбежные при раз- разгонке потери. * При перегонке бензола, циклогексана и других легковоспламеняющихся жидкостей следует соблюдать правила предосторожности (см. ч. III, стр. 260). 12 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ О Плотность определяют посредством пикнометра емкостью 1—2 мл. Предварительно пикнометр моют последовательно ацетоном, спир- спиртом и эфиром, после чего просушивают, продувая в него воздух резиновой грушей, снабженной трубкой с капилляром, который вводят в корпус пикнометра. Чистый и сухой пустой пикнометр взвешивают на аналитических весах. Затем определяют «водное число» или «водную константу» пик- пикнометра, т. е. массу воды в объеме пикнометра, приведенную к массе воды при 4°С (температура, соответствующая макси- максимальной плотности воды). Для этого кипя- кипятят в стаканчике небольшое количество ди- дистиллированной воды (с целью удаления растворенного в ней воздуха) в течение 10—15 мин и, охладив воду до 20°С, напол- наполняют ею пикнометр (с помощью капилляр- капиллярной пипетки, снабженной резиновой гру- грушей) на 0,3—0,5 см выше метки, нанесен- нанесенной на шейке пикнометра. Наполненный водой пикнометр закрепляют в специаль- специальном держателе и погружают в стакан с во- водой так, чтобы уровень воды в шейке пик- пикнометра был ниже уровня воды в термоста- тирующем стакане (рис. 3). В стакан, используемый в качестве тер- термостата, опускают термометр, на шарик J r r 5. Рис. 3. Определение плотно- которого надета предохранительная муфта сти жидкости с помощью ИЗ реЗИНОВОЙ ТрубКИ, И ВЫдерЖИВаЮТ В Те- пикнометра. чение 20 мин, помешивая термометром, при 20 °С. Температуру поддерживают, прибавляя по мере надоб* ности теплую воду или кусочки льда. По прошествии 20 мин уровень воды в шейке пикнометра доводят до метки по нижнему обрезу мениска, отбирая лишнюю воду с помощью капилляров или тонко нарезанных и свернутых в трубочку листков филь- фильтровальной бумаги. Верхнюю часть шейки пикнометра и шлиф следует тщательно протереть сухим кусочком фильтроваль- фильтровальной бумаги. После этого пикнометр закрывают пробкой, выни- вынимают из термостатирующего стакана, тщательно вытирают сна- снаружи чистым полотенцем или фильтровальной бумагой, относят к аналитическим весам и через 25—30 мин взвешивают. Для вы- вычисления массы воды в объеме пикнометра при 4СС надо решить пропорцию: Масса воды в объеме пикнометра при 20 °С Масса воды в объеме пикнометра при 4 "С (х) Масса 1 мл воды при 20 СС 0,69823 Масса 1 мл воды при 4СС 1 13
Полученное значение х и есть «водная константа» пикнометра, которая для данного пикнометра является постоянной величиной. Если «водная константа» пикнометра заблаговременно вычислена лаборантом и занесена в прилагаемую к пикнометру карточку, то при определении плотности следует взвесить чистый и сухой пик- пикнометр, сверить полученную массу с массой, указанной в карточ^ ке, и, в случае совпадения, воспользоваться приведенной «водной константой». После определения «водной константы» пикнометр высуши- высушивают, наполняют исследуемым веществом и с соблюдением всех приемов, рассмотренных подробно выше, взвешивают. Отношение массы вещества в объеме данного пикнометра к величине «вод- «водной константы» и есть плотность данного вещества df. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ Показатель преломления определяют в рефрактометре типа ИРФ-22 (рис. 4, 5). Работа на рефрактометре проводится в следующем порядке: открывают верхнее полушарие 1 измерительной головки (рис. 5) \У Рис. 4. Общий внд рефрактометра ИРФ-22: / — верхнее полушарие измерительной головки; 2, 9— маховички; S —нижнее полушарие измерительной голоики; 4—осветительное зеркало; 5—зеркало для освещения шкалы; 6—окошко; 7 —зрительная труба; 8 — окуляр; 10—тер- 10—термометр; //—ящичек; 12— гнездо для ключа. и протирают смоченной эфиром ватой гипотенузные плоскости осветительной (А, рис. 5) и измерительной (Б, рис. 5) призм и дают эфиру испариться (сильно смачивать эфиром полушария / и 3 не следует). Поворотом маховичка 2 (см. рис. 4) надо при- привести измерительную головку в такое положение, чтобы плоскость нижнего полушария 3 и гипотенузная плоскость измерительной призмы (Б) приняли горизонтальное положение. Затем на пло- плоскость измерительной призмы наносят посредством стеклян- 14 ной палочки или капилляра несколько капель исследуемого вещества (палочка не должна касаться призмы) и осторожно закрывают верхнее полушарие / измерительной головки. Освети- Осветительное зеркало 4 (см. рис. 4) устанавливают так, чтобы свет от источника поступал к осветительной призме и равномерно освещал |1Л6— 1,45— Рис. 5. Измерительная головка рефракто- рефрактометра ИРФ-22 (в разрезе): Л — осзетительная призма; В — измеритель- измерительная призма; / и 3—полушария измери* тельной головки; 7 —зрительная труба; 8 — окуляр. поле зрения. Зеркало 5 для освещения шкалы ставят в такое по- положение, чтобы свет поступал в окошко 6, освещающее шкалу прибора. Глядя в зрительную трубу 7, фокусируют окуляр 8 так, чтобы шкала прибора (см. рис. 6, а) была отчетливо видна. Вра- Вращая маховичок 2 и наблюдая в окуляр зрительной трубы 8, находят границу раздела света и тени (см. рис. 6, б). Если она размыта и окрашена в желто-крас- желто-красный или сине-зеленый цвет, надо при помощи маховичка 9 (см. рис. 4), вра- вращая его в любом направлении, добиться, по возможности, более полного обесцве- обесцвечивания этой границы (при этом она становится четкой, хотя в некоторых слу- случаях может понадобиться дополнитель- дополнительная наводка на резкость). Показатель преломления существенно зависит от температуры — он уменьшает- уменьшается на 3—8 единиц в четвертом знаке по» еле запятой при повышении температу- температуры на I °С. Поэтому, прежде чем делать окончательное измерение показателя преломления, надо обеспечить при помощи термостата циркуляцию воды с температурой 20 °С в специальных камерах полушарий измерительной головки (на рис. 4 не показаны). Для наблюдения за постоянством температуры около измерительной головки вмонтирован термометр 10. Когда в измерительной головке установится температура 20 °С, при помощи маховичка 2 необходимо точно совместить границу раздела света и тени с перекрестием сетки (см. рис. 6, б) и снять отсчет по шкале показателей преломления. Показатель преломления измеряется с точностью до четвертого знака после запятой. Первые три цифры A,45 ...) — это ближайшие, is Рис. 6. Снятие отсчета на ре- рефрактометре ИРФ-22: а—шкала; б—вид перекрестия с границей света и тени.
находящиеся ниже горизонтального штриха сетки цифры шкалы. Третий знак после запятой соответствует числу целых мелких делений, расположенных между ближайшим нижним оцифро- оцифрованным делением и горизонтальным штрихом сетки. Четвертый знак после запятой получается визуально интерполяцией в преде- пределах того деления, в котором находится горизонтальный штрих сетки. Так, например, в случае, изображенном на рис. 6а, пока- показатель преломления (п^ для желтой D-линии натрия) равен 1,4593. Измеренный показатель преломления сразу же заносится в лабораторный журнал и сопоставляется с указанным в литера- литературе. В том случае, если измеренная величина показателя прелом- преломления компонентов смеси существенно отличается от приведенной в справочной литературе, необходимо проверить правильность по- показаний рефрактометра. Для этого верхнее полушарие / (см. рис. 4) открывается, и измерительная головка посредством маховичка 2 поворачивается так, чтобы плоскость нижнего полу- полушария 3 и гипотенузная плоскость измерительной призмы приняли горизонтальное положение. Затем наносят каплю а-бромнафта- лина на гладкую грань котировочной плитки с выгравирован- выгравированным на ней значением показателя преломления (плитка и флакон с а-бромнафталином находятся в ящичке //, прикрепленном к основанию рефрактометра) и притирают ее к гипотенузной грани измерительной призмы так, чтобы а-бромнафталин равно- равномерно распределился на границе раздела пластинки и призмы. Так как верхнее полушарие при наличии пластинки уже не может быть закрыто, измерительная головка экранируется сверху крыш- крышкой от ящичка. Затем на пути световых лучей перед прибором ставится лист белой бумаги и описанными выше приемами оты- отыскивается граница света и тени, которая после обесцвечивания совмещается с перекрестием сетки. Если измеренный показатель преломления расходится с обо- обозначенной на пластинке цифрой, необходимо провести юсти- юстировку. Для этого дополнительным поворотом маховичка 2, глядя на шкалу показателей преломления, ставят горизонтальный штрих сетки в положение, соответствующее обозначенной на пластинке цифре, и, вставив в гнездо 12 торцевой ключ (также находящийся в ящичке //) и поворачивая его, совмещают границу света и тени с перекрестием. Затем для проверки правильности юстировки де- делают несколько замеров и в случае совпадения показаний шкалы рефрактометра с цифрой, указанной на пластинке, юстировку заканчивают. Сравнение полученных в работе температур кипения, плотно- плотностей (df) и показателей преломления (п®} с константами, приве- приведенными в табл. 1, дает возможность установить качественный состав данной для разгонки смеси. 16 ВЫЧИСЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕФРАКЦИИ Молекулярную рефракцию (MRD) для выделенных перегонкой ве- веществ вычисляют двумя путями. Во-первых, по формуле Лоренц— Лоренца .. „ _ п2— 1 М Ml<D ~ „2 + 2 " d где « — показатель преломления п™\ d — плотность ^ ;М — моле- молекулярный вес. И, во-вторых, по сумме атомных рефракций, учиты- учитывая, что молекулярная рефракция MRD аддитивно слагается из атомных. Молекулярная рефракция, определенная первым путем, называется найденной, а вторым — вычисленной. Значения некото- некоторых атомных рефракций и инкременты кратных связей (для жел- желтой ?>-линии натрия) приведены ниже: Атомиая рефракция Водород (Н) ¦ 1.100 Углерод (С) 2,418 Кислород (О) эфирный • 1.643 гидроксильный 1,525 карбонильный 2,211 Хлор (С1) 5,967 при карбонильной группе 6,336 Иод (I) 13,900 Бром (Вг) 8,865 Азот (N) аминпый первичный 2,328 вторичный 2,502 третичный 2,840 нитрильный 3,118 Инкремент двойной связи 1,733 Инкремент тройной связи 2.336 Нитрогруппа в бензольном ядре 7,6—7.8 В качестве примера можно привести вычисление молекулярной рефракции бензола по сумме атомных рефракций. Она слагается из шести атомных рефракций углерода, шести атомных рефракций водорода и трех инкрементов двойных связей: AftfD = 2,418-6+ 1,100-6+ 1,733-3 = 26,307 Полученные двумя указанными способами значения молеку- молекулярной рефракции должны совпадать с точностью до ±0,3. ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ* Для очистки органических веществ с т. пл. >50°С чаще всего применяют перекристаллизацию их из подходящих растворите- * См. также: Юрьев Ю. К. Практические работы по органической химии. Вып. 1/П. М., Изд. МГУ, 1964. См. с. 123; Общий практикум по органической химии. Пер. с нем. Под ред. А. Н. Коста. М., «Мир», 1965, См. с. 45; Препара- Препаративная органическая химия. Под ред. В. Полачковой. Пер. с польск. Под ред. Н, С. Вульфсона. М. — Л., «Химия», 1964. См. с, 100—107, 17
лей *, т. е. из таких растворителей, в которых очищаемое ве- вещество хорошо растворяется только при нагревании, а примеси или очень хорошо растворимы при любой температуре, или не- нерастворимы вообще. Растворитель должен обладать достаточно низкой температу- температурой кипения, что, во-первых, обеспечит легкость его удаления при окончательном высушивании кристаллов и, во-вторых, позволит избежать нежелательного случая, когда температура кипения растворителя будет выше температуры плавления, очищаемого вещества. Растворитель, естественно, не должен вступать в хими- химическое взаимодействие с очищаемым веществом. Если этим требо- требованиям отвечает несколько растворителей, то отдают предпочте- предпочтение тому из них, который безопаснее в работе и дешевле. Имеется ряд общих закономерностей, облегчающих выбор под- подходящего растворителя для очистки органических соединений перекристаллизацией. Так, растворимость соединений, имеющих ионное строение, а также соединений с сильно поляризованными связями увеличивается с увеличением диэлектрической постоян- постоянной используемых растворителей. В табл. 2 наряду с другими константами приводятся диэлектрические постоянные наиболее употребительных растворителей. Соединения, молекулы которых ассоциированы за счет образо- образования водородных связей (например, спирты и карбоновые кис- кислоты) или содержат атомы кислорода или азота, которые могут служить акцепторами атомов водорода, обладающих протонной подвижностью (например, некоторые простые эфиры и амины), очень легко растворяются в протонных растворителях (например, в этаноле). Если же в соединении нет ионных и полярных связей и оно не способно образовывать водородные связи (например, углеводороды и некоторые их галогенпроизводные), то такое сое- соединение будет лучше растворимо в малополярных растворителях с низкой диэлектрической постоянной. Растворитель должен умеренно растворять очищаемое ве- вещество при комнатной температуре. Для очистки нафталина, на- например, следует в первую очередь обратиться к метанолу или этанолу, а не к бензолу или гептану, а для очистки гидрохлорида амина (соль) — к этанолу, а не к воде, в которой гидрохлорид растворим слишком хорошо, и не к пентану, в котором он прак- практически нерастворим. Поиски подходящего растворителя полезно начинать с этанола. Если очищаемое вещество недостаточно хорошо растворимо в эта- этаноле (< 10 мг/мл), то следует обратиться к более полярному растворителю, а если растворимость его в этаноле слишком ве- велика (>200 мг/мл), — к менее полярному. Интересно отметить, * Большинство органических растворителей легко воспламеняется; пары многих из них ядовиты. Правила работы с ними приведены в ч. III (см. стр. 260). IS Таблица 2. Константы наиболее часто применяемых растворителей Растворитель Эфир Пентан (смесь изо- изомеров) Ацетон Хлороформ Метиловый спнрт Гексан (смесь изо- изомеров) Четыреххлористый углерод Этиловый спирт (95%-ный) Бензол Циклогексан Вода Диоксан Пиридин Уксусная кислота Диметилформамид Т. кмп., °с 34.6 34-38 56,1 61.3 64,7 68—72 76,7 • 78,1 . 80,2 81,0 100 101.3 115,5 118,1 153 Диэлек- Диэлектрическая постоян- постоянная 4.3 1.9 21 4,8 34 1.9 2,2 28 2,3 2,0 80,0 2.2 12,0 6.2 38,0 Растворимость б воде прн 20 °С, г на 100 г воды 7,5 Нерастворим Смешивается 1.0 Смешивается Нерастворим 0,08 Смешивается 0,07 Нерастворим — Смешивается » » » Примечания Весьма легко воспла- воспламеняется, дает пе- t\ & \F T1 Г* 71 |_l wrvrl СИ Весьма легко вос- воспламеняется Легко воспламе- воспламеняется Пары ядовиты Легко воспламе- воспламеняется Весьма легко воспла- воспламеняется Пары ядовиты Легко воспламе- воспламеняется Легко воспламе- воспламеняется; пары очень ядовиты Весьма легко вос- воспламеняется — Легко воспламе- воспламеняется, пары ядо- ядовиты Пары ядовиты, об- обладают резким за- запахом Пары обладают рез- резким запахом Легко воспламе- воспламеняется что для очистки некоторых веществ (например, бензойной кисло- кислоты), в молекулах которых содержатся способная к ассоциации полярная группировка и достаточно объемистый углеводородный радикал, могут быть использованы как растворители, обладающие весьма высокой полярностью (вода), так и неполярные (гексан). Перекристаллизацию лучше проводить в вытяжном шкафу. Пе- Перед проведением перекристаллизации необходимо проделать сле- следующую предварительную работу. Прежде всего готовят три чи- чистые сухие плоскодонные колбы емкостью 50—100 мл. Две из них G и 2) снабжают стеклянными трубками. К третьей колбе C) подбирают небольшую коническую воронку так, чтобы ее коней был не длиннее горла колбы. По размеру воронки складывают складчатый фильтр (рис. 7). Преимущество данного фильтра по сравнению с обыкновенным складчатым, а тем более с гладким, 13
заключается в его значительно более высокой пропускной способ- способности за счет большей поверхности и, особенно, большого количе- количества фильтрующих центров. тгт- ЕВ, \ а б Рис. 7. Складчатый фильтр: ct—направление сгибов фильтра (жирные линии); б — гото- готовый фильтр, сложенный вчетверо. Далее, необходимо иметь сухой стакан емкостью 100 мл, оплав- оплавленную в виде гвоздика стеклянную палочку с заостренным и слегка оплавленным концом, палочку с резиновым наконечником, а также баню с нагретой до кипения водой (на столе не должно быть зажженных горелок), баню со льдом и чистый сухой фильтр со стеклянным пористым дном (№ 1 или 2), вставленный в каучу- каучуковую пробку, подогнанную к колбе Бунзена. Выполнение перекристаллизации. В колбу /, снабженную стек- стеклянной трубкой, помещают 25—30 мл растворителя, а в колбу 2 насыпают подлежащее перекристаллизации вещество (обычно в количестве, не превышающем 10 г)*. Колбу /, взяв ее деревянным держателем или лапкой от шта- штатива, нагревают на водяной бане до кипения растворителя **. Затем горячий растворитель вносят небольшими порциями в обо- обогреваемую на водяной бане и слегка встряхиваемую колбу 2 до полного растворения перекристаллизовываемого вещества в кипя- кипящем растворителе. Следует иметь в виду, что иногда в веществе присутствуют какие-либо нерастворимые примеси. В этом случае необходимо своевременно прекратить добавление новых порций растворителя (когда перестанет наблюдаться заметное уменьше- уменьшение нерастворенного осадка). Обычно неудачи при перекристалли- перекристаллизации бывают связаны с тем, что вводят слишком большое коли- количество растворителя. * Полезно оставить несколько кристалликов неочищенного вещества, так как они впоследствии могут понадобиться в качестве затравки, способной вы- вызвать кристаллизацию. ** Перед началом работы с использованием горючих растворителей (эфир, бензол, спирт) газовая горелка, обогревающая баню, должна быть погашена и по соседству не должно быть зажженных горелок (см. стр. 260). 20 Далее, временно отставив колбы 1 и 2, закрепляют колбу 3 в лапке штатива так, чтобы ее дно на 1—1,5 см было опущено в горячую воду бани, наливают в нее 2—3 мл растворителя и при- прикрывают воронкой со складчатым фильтром. Сразу же после этого на фильтр выливают небольшими порциями из колбы 2 бновь доведенный до кипения раствор очищаемого вещества. По- Поскольку низ и носик воронки омываются парами кипящего рас- растворителя, фильтруемый раствор количественно, без потерь, пере- переносится в колбу 3. Если на фильтре выпадет некоторое количество перекристаллизовываемого вещества, его следует смыть неболь- небольшими дополнительными порциями горячего растворителя. Затем отфильтрованный горячий раствор переносят из колбы 3 в стакан, охлаждаемый льдом, и энергично помешивают его стеклянной па- палочкой с резиновым наконечником. Некоторые вещества при быстром охлаждении выпадают в виде слишком тонких, трудно фильтрующихся взвесей. В этом случае охлаждение льдом не при* меняют,.а раствору дают постепенно охладиться до комнатной температуры. Вещество выпадает в виде мелкокристаллического порошка, который отделяют на воронке Бюхнера, тщательно от- отжимают от маточного раствора стеклянным «гвоздиком» и, в слу- случае необходимости, промывают на фильтре перемешиванием с не- небольшим количеством предварительно охлажденного растворителя,, который быстро приливают на всю массу кристаллов (отсасы- (отсасывание при этом временно прекращают). Когда основная часть растворителя пройдет через слой кристаллов, склянку Бунзена снова подсоединяют к водоструйному насосу, и вещество на филь- фильтре окончательно отжимают от остатков растворителя стеклянным «гвоздиком». Обычно маточный раствор не выбрасывают, а из него после упаривания части растворителя и последующего охлаждения вы- выделяют вторую и даже третью порцию кристаллов. Последние,, естественно, будут не столь чисты, как первая *, однако, в слу- случае надобности, после соответствующей очистки могут быть ис- использованы в дальнейшей работе. Иногда и первая порция кристаллов оказывается недостаточно чистой или окрашенной более интенсивно, чем обычно. В этом случае раствор вещества кипятят некоторое время в колбочке, снабженной обратным холодильником, с небольшой порцией акти- активированного угля, от которого затем раствор освобождают филь- фильтрованием описанным выше методом с применением воронки со складчатым фильтром. При перекристаллизации вещества из воды применение водя- водяной бани излишне. При приготовлении раствора перекристалли- перекристаллизуемого вещества и фильтровании полученного раствора колбы помещают на асбестовую сетку, обогреваемую газовой горелкой. * Критерием чистоты является температура плавления (см. стр. 24) и ре- результаты хроматографирования в тонком слое (см. стр. 31). 21
Если для перекристаллизации применяют смесь двух раствори- растворителей, то они, естественно, должны смешиваться; очищаемое же вещество должно быть растворимо в одном из растворителей и нерастворимо или плохо растворимо — в другом. В этом случае кристаллы сначала растворяют в том кипящем растворителе, в ко- котором они растворимы. Полученный раствор полезно отфильтро- отфильтровать в горячем состоянии для удаления механических примесей. Далее в горячий раствор постепенно добавляют второй раствори- растворитель до появления мути, а затем, по каплям, первый до просвет- просветления раствора, после чего раствор охлаждают. Высушивание. Вещество, полученное в виде мелкокристалличе- мелкокристаллического порошка, просушивается в течение 1—2 дней в бумажной кювете, прикрытой сверху листом фильтровальной бумаги, после чего можно определять его температуру плавления. Высушивание можно ускорить, поместив перекристаллизо- перекристаллизованное вещество в фарфоровой чашке на кольцо, под которым на расстоянии 10—20 см находится другое кольцо с сеткой, обогревае- обогреваемой горелкой. Теплый воздух обеспечивает более быстрое испарение растворителя. При таком методе высушивания нельзя допускать перегревов, которые могут привести к плавле- плавлению и даже обугливанию вещества. Наиболее удобными приборами для высу- высушивания твердых веществ являются эксика- эксикаторы, представляющие собой толстостенные сосуды с пришлифованными крышками (рис. 8). Высушивание может производиться как при атмосфер- атмосферном давлении, так и в вакууме. Вакуум-эксикаторы отличаются от обычных наличием в корпусе или крышке- крана, посредством которого эксикатор присоединяется через предохранительную склянку к водоструйному насосу. В таких эксикаторах обычно сушат вещества, чувствительные к действию воздуха или влаги. Для удаления из твердого вещества паров воды или спирта в нижнюю часть эксикатора помещают концентрированную сер- серную кислоту, прокаленный хлористый кальций, фосфорный ан- ангидрид, силикагель или твердую щелочь. Если же удаляют угле- углеводороды (бензол, петролейный эфир, диэтиловый эфир, серо- сероуглерод, хлороформ), то в качестве «осушителя» используют куски парафина. Высушиваемое вещество помещают обычно в фарфоровую чашку, поставленную на специальный круг с отвер- отверстиями. Перед использованием вакуум-эксикатора необходимо тща- тщательно промыть шлифы его крышки и крана органическим раство- растворителем и снова смазать их вакуумной смазкой. Во время эвакуа- эвакуации эксикатора и при последующем стоянии его с веществом он должен быть защищен специальным сетчатым колпаком, так как от сильного толчка или вследствие дефекта стекла, из которого 22 Рис. 8. Вакуумный экси катор. изготовлен эксикатор, он может взорваться. Работать следует в очках (меры предосторожности см. стр. 286). По окончании высушивания перед снятием крышки необходимо очень осторожно открыть кран, соединяющий эксикатор с атмосфе- атмосферой, так как в противном случае воздушная струя может сдуть вещество из чашки и смешать его с осушителем. Рис. 9. Простейший прибор для высушивания твердого вещества в вакууме. Простейший прибор для высушивания вещества в вакууме представляет собой «палец», соединенный вакуумным шлангом с предохранительной склянкой и водоструйным насосом (рис. 9). Осушаемое вещество помеща- помещают в «палец», который закры- закрывают каучуковой или пришли- пришлифованной пробкой, после чего включают водоструйный насос. В зависимости от летучести удаляемого растворителя эва- эвакуацию проводят при комнат- комнатной температуре или при на- нагревании на бане (водяной, глицериновой, ' силиконовой или металлической). Иногда твердые вещества, особенно небольшие количе- количества их, удобнее и быстрее можно высушить в вакууме при повышенной температуре. Для этой цели используют специальный прибор, называе- называемый «пистолетом Фишера» (рис. 10). Осушаемое вещество помещают в лодочку 6, кото- которую вносят во внутреннюю про- пробирку /, соединенную с корпу- корпусом прибора 2 посредством шлифа. В колбу 3 наливают жидкость, температура кипения которой должна соответствовать той, при которой следует высушивать данное вещество: она не должна быть выше его температуры плавления и, особенно, разложения. 23 Рис. 10. Пистолет Фишера: 1—внутренняя пробирка; 2—корпус прибора; 3 — колба с жидкостью; 4—колба с осушите- осушителем; 5 —обратный холодильник; 6 — лодочка с высушиваемым веществом.
В колбу 4, соединенную посредством крана с водоструйным насосом, помещают осушитель. Жидкость в колбе 3 нагревается до кипения и ее пары, обогревая пробирку /, ускоряют процесс удаления летучих веществ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ ТВЕРДОГО ВЕЩЕСТВА Температура, выше которой кристаллическое органическое ве- вещество переходит в другое фазовое состояние и превращается в жидкость, называется температурой плавления. Точнее, темпе- температура плавления (и замерзания) вещества — это такая темпера- температура, при которой одновременно существуют и находятся в равновесии обе фазы, как жидкая, так и твердая. Температура плавления является физической константой, которая весьма часто используется как для характеристики органических веществ, так и в качестве критерия их чистоты. Чистое вещество плавится резко при определенной тем- температуре. Примеси в веществе редко образуют с ним твердые растворы; обычно они распреде- распределяются неравномерно, вследствие чего плавле- плавление вещества происходит не сразу, а в интер- интервале температур, составляющем несколько гра- градусов, и полное плавление вещества наблю- наблюдается при температуре более низкой, чем в случае чистого вещества. Прибор для определения температуры плав- плавления изображен на рис. 11. Он представляет собой колбу, в которую налита серная кислота. К пришлифованному горлу колбы присоеди- присоединяется специальная пробирка, снабженная кау- каучуковой пробкой с закрепленным в ней термо- термометром. Обычно на шлифованных частях про- пробирки и колбы имеются отверстия, которые при сборке прибора следует совместить для того, чтобы внутренняя часть прибора сообщалась с атмосферой. Если эти отверстия в приборе от- СуТСТВуЮТ, В КаучуКОВОИ Пробке НеобхОДИМО сделать продольный паз. Вещество, температуру плавления которого надо определить, помещают в капилляр, запаянный с нижнего конца. Капилляр для определения температуры плавления вытягивают из нетугоплавкой трубки диаметром 5—10 мм. Полученная капиллярная нить должна иметь внутренний диаметр 0,8—1,0 мм; ее разрезают ост- острым напильником на кусочки длиной 40—50 мм, обращая внима- внимание на то, чтобы линия отреза была ровной, так как иначе напол- 24 ред?емп =ратуры плавления. нение капилляра будет затруднено. Кусочки капилляров нужного- диаметра запаивают с одного конца, осторожно внося их сбоку в пламя горелки. Капилляр наполняют веществом так, чтобы плотный слой его занимал около 0,5 см. Для этого небольшое ко- количество перекристаллизованного вещества тонко измельчают на часовом стекле при помощи стеклянного «гвоздика», собирают его- в кучку и погружают в нее открытый конец капилляра. При этом небольшое количество вещества попадает внутрь капилляра. Сме- Сместить это вещество вниз к запаянному концу и утрамбовать его можно, бросая капилляр с веществом запаянным концом вниз в стеклянную трубку длиной 90—100 см, поставленную верти- вертикально на пластинку из стекла или на часовое стекло. Рис. 12. Прибор для определения температуры плавления иа ша- шарике термометра (вид сбоку): 1 — металлический корпус; 2—теплоизолирующий материал; 3— на- нагревательная спираль; 4 — клеммы; 5—термометр; 6 — предохрани- предохранительная трубка; 7—защитное стекло. Таким способом обычно наполняют два капилляра и прикреп- прикрепляют их посредством резинового кольца по обе стороны термо- термометра на "уровне шарика так, чтобы было видно одновременно- и шкалу термометра, и содержимое капилляров на просвет (см. рис. 11). Прибор нагревают на горелке. Сначала быстро, а когда показания термометра достигнут величины на 10—15°С ниже- нижепредполагаемой температуры плавления, пламя горелки регули- регулируют так, чтобы столбик ртути поднимался со скоростью не более 1—2°С/мин. В противном случае шарик термометра не будет успевать нагреваться так же быстро, как вещество в капилляре, и определенная температура плавления окажется заниженной.. Следует иметь в виду, что внешний вид вещества перед плавле- плавлением обычно несколько изменяется: оно уплотняется и между от- отдельными кусочками его могут появиться пузырьки воздуха. Этот момент считают началом плавления. Когда все вещество превра- превратится в прозрачную жидкость, определение температуры плавления заканчивают. Интервал температур между началом плавления него окончанием тем меньше, чем чище вещество. На практике обычно считают допустимым, когда вещество плавится в пределах 1—2°С, Более быстро и с достаточно высокой точностью температуру плавления твердого вещества можно определить в приборе, пред- предложенном А. П. Терентьевым и А. М. Цукерманом (рис. 12). Он 25-
состоит из металлического корпуса /, наполненного теплоизоли- теплоизолирующим материалом 2. -В нижнюю часть прибора вмонтирована нагревательная спираль 3, намотанная на стеклянную трубку; посредством клемм 4 спираль через реостат или ЛАТР подклю- подключается к источнику тока. (Правила работы с приборами, находя- находящимися под током, см. стр. 284.) В полость над спиралью поме- помещают термометр 5, вставленный в стеклянную трубку 6. Измере- Измерение температуры можно проводить любым термометром, но более удобно пользоваться укороченными термометрами Аншютца, так как в этом случае в полученное измерение не надо вносить поправку на выступающий стол- столбик. Перед определением температуры плавления на шарик повернутого вверх шкалой термометра помещают небольшой кристаллик исследуемого вещества, закрывают прибор плоским защитным стеклом 7 и подают ток на обогревательную спираль. Нагревание прибора можно проводить со скоростью 5—15°С/мин. Проба вещества плавится за счет тепла, по- поступающего от нагретого шарика термометра, и так как ее масса очень мала, плавление насту- наступает практически в момент достижения темпе- температуры плавления даже при достаточно боль- большой скорости нагревания. Наблюдение за плав- плавлением вещества удобнее вести через ручную монокулярную лупу. Описанный метод позво- позволяет определять температуру плавления веше- ства за 1,5—7 мин с точностью 0,5—0,2 °С в ин- интервале температур от 50 до 350 °С. В том случае, когда температура плавления вещества превышает 200°С, ее определение про- проводят в металлическом блоке (рис. 13). Блок представляет собой медный цилиндр с двумя вертикальными и одним горизонталь- горизонтальным каналом. В широкий вертикальный канал вставляется тер- термометр (желательно палочковый на 500 °С), а в узкий — капилляр с веществом. Блок закрепляется в штативе (обычно в маленьком кольце) таким образом, чтобы его можно было нагревать непо- непосредственно горелкой и чтобы через горизонтальный канал была хорошо видна нижняя часть капилляра с веществом. Порядок за- заполнения капилляра веществом, скорость нагревания блока и соб- собственно определение температуры плавления описаны выше. Сле- Следует отметить, что для высокоплавких веществ поправка на вы- выступающий столбик бывает весьма значительной и достигает 6—8°С. Высокоплавкие вещества часто разлагаются еще до плавления при длительном пребывании их в нагреваемом блоке. В этих .случаях капилляр с исследуемым веществом следует вносить в блок только после того, как он будет нагрет до температуры ?6 Рис. 13. Блок для определения темпе- температуры плавления вы- высокоплавких веществ. приблизительно на 20°С ниже предполагаемой температуры плав- плавления. Последняя ориентировочно может быть определена следую- следующим образом: кристаллик вещества помещается на шарик термо- термометра, который держат в горизонтальном положении шкалою вверх на сетке, обогреваемой пламенем горелки. Если вещество достаточно чистое и его температура плавления соответствует литературным данным, то впоследствии его можно получить в виде крупных кристаллов. Для этого вещество раство- растворяют в стакане в небольшом количестве растворителя и оставляют прозрачный раствор на несколько дней. По мере испарения рас- растворителя на дне появляются крупные кристаллы. Когда уровень маточного раствора будет на 0,5 см выше верхней части кристал- кристаллов, его осторожно декантируют; выпавшие кристаллы высуши- высушивают на воздухе до отсутствия запаха растворителя, осторожно счищают скальпелем со стенок стакана мелкокристаллическую часть вещества, а основную часть крупных кристаллов извлекают со дна стакана длинными изогнутыми капиллярами. ВОЗГОНКА* Помимо кристаллизации твердые органические соединения можно очищать возгонкой. Этот способ основан на свойстве некоторых веществ кристаллизоваться на охлажденной твердой поверхности из паров, минуя жидкое состояние. Вещества, которым свойствен- свойственно возгоняться, лучше освобождать от примесей именно этим способом, а не перекристаллизацией, поскольку при возгонке, если вещество не склонно к окислению, потери очищаемого вещества меньше, очистка от нелетучих и механических примесей полнее и не наблюдается включение в кристаллическую структуру очи- очищенного препарата молекул растворителя. Для очистки вещества возгонкой необходимо приготовить фар- фарфоровую чашку и коническую воронку таких размеров, чтобы диаметр широкой части воронки отличался от диаметра чашки не более чем на несколько миллиметров (конец воронки следует снаб- снабдить резиновой пробкой для более удобного закрепления ее в штативе, а отверстие закрыть ватным тампоном); круг из фильтровальной бумаги, диаметр которого приблизительно на 2 см больше диаметра фарфоровой чашки, с предварительно проколо- проколотыми в нем 20—30 отверстиями (см. рис. 14 в Приложении I). Чашка с предварительно высушенным на воздухе возгоняемым веществом прикрывается фильтровальной бумагой и ставится на кольцо, закрепленное в штативе иа высоте 20—25 см от поверх- поверхности стола. На чашку плотно надевается опрокинутая воронка, которая фиксируется при помощи лапки. Чашка обогревается * Подробнее см.: Лабораторная техника в органической химии. Под ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бергельсона. М., «Мир», 1966. См. с. 303; Берлин А. Я. Техника лабораторной работы в органической химии. М., «Хи- «Химия», 1973. См. с. 196. 27
слабым пламенем горелки (высота 3—5 см), установленной так, чтобы расстояние от верхнего конца пламени до дна чашки со- составляло 2—5 см. Если через 10—15 мин после начала нагревания на стенках воронки появится налет вещества, прибор надо оста- оставить в покое на 2—3 ч. За это время возгоняющееся вещество проникает через отверстия в фильтровальной бумаге и оседает на внутренних стенках воронки в виде крупных кристаллов. Часть образовавшихся кристаллов падает и задерживается на фильтро- фильтровальной бумаге. В случае, если по прошествии 10—15 мин после начала нагревания налет на стенках воронки не образуется, надо осторожно увеличить высоту пламени горелки. По окончании воз- возгонки надо отставить горелку, дать прибору охладиться, снять его в собранном виде со штатива и осторожно при помощи скальпеля перенести полученные кристаллы в кювету из фильтровальной •бумаги. РАБОТА С МАЛЫМИ КОЛИЧЕСТВАМИ ВЕЩЕСТВ Для современного химика-органика стало совершенно необходи- необходимым умение работать с малыми количествами органических ве- веществ. Одной из главных причин этого является бурное развитие физико-химических методов исследования, позволяющих получать необходимую информацию о свойствах и строении веществ, исходя из минимальных количеств их. В настоящем разделе приводятся лишь начальные сведения о приемах очистки и определения констант малых количеств ве- вещества. В ряде руководств техника работы с малыми количест- количествами органических веществ описана более подробно*. ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПОЛУ МИКРОКОЛИЧЕСТВ С ПРИМЕНЕНИЕМ АМПУЛЫ Ацетанилид. Предварительно из легкоплавкой пробирки или труб- трубки делают ампулу диаметром 10—12 мм и длиной 70—80 мм. От- Оттянутый конец ампулы должен иметь диаметр 2—3 мм и длину 100—150 мм; в него вставляют маленький кусочек ваты и уплот- уплотняют его проволокой. Выступающий наружу остаток ваты обре- обрезают ножницами по краю ампулы. В пробирку объемом 7—10 мл помещают смесь 100 мг ацет- анилида с 3 мл воды и нагревают до кипения. Если при этом веще- * См., например: Либ Г., Шенигер В. Синтез органических препаратов из малых количеств веществ. Пер. с нем. Под ред. Л. С. Эфроса. М. — Л., Гос- хи.чиздат, 1957. 163 с; Черонис Н. Микро- и полумикрометоды в органической химии. Пер. с англ. Под ред. А. П. Терентьева. М., Издатинлит, 1960. 521 с; Берлин А. Я- Техника лабораторной работы в органической химии. М. «Хи- «Химия», 1973. См. с. 320; Лабораторная техника в органической химии. Под ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бергельсона. М., «Мир», 1966. См. с. 692. 28 ство полностью не растворится, добавляют еще 0,2—0,3 мл води, чтобы растворение было полным. Если раствор окажется окрашен- окрашенным, его охлаждают, добавляют небольшое количество (на кон- кончике шпателя) порошкообразного активированного угля и кипятят 3—4 мин. Для отделения раствора очищаемого вещества от нерастворив- шихся примесей и угля его фильтруют в ампулу. Для этого за- заготовку ампулы, снабженную небольшим ватным тампоном, на- нагревают осторожно на горелке и помещают открытым концом в пробирку с 1—2 мл воды. Когда, по мере охлаждения ампулы, в нее затянется 0,2—0,3 мл воды, ее снова осторожно, нагревают на горелке, доводя воду до кипения. При этом пары воды вытесняют из ампулы воздух, и когда еще не остывшую ампулу опускают не- запаянным концом в пробирку с заранее подогретым раствором ацетанилида, то последний по мере охлаждения ампулы прососется в нее через ватный тампон. По окончании фильтрования в про- пробирку помещают 0,2—0,3 мл горячей воды для промывания приме- примесей и ватного тампона и аналогичным приемом засасывают ее в ампулу. Затем при встряхивании охлаждают ампулу в стаканчике с ледяной водой, делают надрез на ее верхней части и отламывают ее. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на микроворонке с от- отсасыванием, помещают их на часовое стекло, сушат на воздухе, взвешивают и определяют температуру плавления. Выход чистого ацетанилида 65—70 мг, т. пл. 115°С. Бензойная кислота. В пробирку помещают 500 мг бензойной кислоты, приливают 3 мл толуола, закрывают пробкой с трубкой, служащей воздушным обратным холодильником, и нагревают на закрытой электроплитке до кипения. После растворения вещества раствор фильтруют в ампулу, как описано выше для ацетанилида. Выход чистой бензойной кислоты 370 мг, т. пл. 121 °С. Нафталин. Аналогичным способом при перекристаллизации 500 мг нафталина из 2,5 мл этилового спирта получают 380 мг чисто- чистого вещества с т. пл. 80°С (в запаянном капилляре); из 1000 мг ацет- ацетанилида и 5 мл 50%-ного спирта — 700 мг чистого ацетанилида. Примечание: вместо фильтрования в ампулу можно исполь- использовать обычное фильтрование через маленькую воронку со склад- складчатым фильтром. МИКРОПЕРЕГОНКА В ТРУБОЧКЕ 9МИХА Трубочка Эмиха представляет собой пробирку диаметром 8— Ю мм, длиной 50—60 мм (рис. 14). На дно трубочки помещают немного прокаленного волокнистого асбеста и прибавляют пере- перегоняемую жидкость в таком количестве, чтобы она вся впиталась в асбест @,2—0,3 мл). Нагревают трубочку на очень маленьком пламени, держа ее под углом 45°. Нагревать можно до тех пор, пока кольцо конденсирующихся паров не достигнет верхней части 29
шарообразного расширения. После этого нагревание прекращают и трубочку переводят в горизонтальное положение. Собравшийся в шарообразном расширении конденсат при помощи капиллярной пипетки переносят в капилляр для определения температуры кипе- кипения по Сиволобову. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ПО СИВОЛОБОВУ В трубочку длиной 2,5—3 см и внутренним диаметром 2—3 мм по- помещают 0,2—0,3 мл перегнанной жидкости. В эту же трубочку опускают тонкий капилляр (внутренний диаметр 0,2—0,5 мм, длина 4—5 см), запаянный с верхнего конца ^ (рис. 15). Трубочку с помощью резинового кольца прикрепляют к термометру (подобно тому, как это делают при определении темпе- температуры плавления) и вносят в прибор для определения температуры плавления (см. рис. 11). При нагревании прибора из внутрен- внутреннего капилляра начинают выделяться пу- Рис. 14. Трубочка Эмиха. Рис. IS. При- Прибор для опре- определения тем- температуры ки- кипения по Си- Сиволобову. зырьки воздуха. Когда выделение пузырьков становится быстрым, считают, что жидкость закипела. Тогда нагревание прекращают и дают прибору охладиться, отмечая температуру, при которой вы- выделение пузырьков внезапно прекратится. Эта температура и яв- является температурой кипения жидкости. В качестве задач для микроперегонки и определения темпера- температуры кипения по Сиволобову рекомендуются хлороформ, этиловый или пропиловый спирт, бензол, толуол, четыреххлористый углерод н вода, слегка подкрашенные органическими или неорганическими веществами. 30 ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ И АНАЛИЗА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ* В последние годы в практику эксперимента в органической химии прочно вошли различные хроматографические методы, многие из которых стали совершенно необходимыми в повседневной работе каждого химика-исследователя. В настоящем разделе приведен материал, позволяющий ознакомить читателя на простых примерах с наиболее часто используемыми методами хроматографического исследования — тонкослойной, бумажной и колоночной хромато- хроматографией. тонкослойная хроматография Для хроматографии в топких слоях, а также на колонках в каче- качестве адсорбента чаще всего используют окись алюминия (неза- (незакрепленный слой), а также силикагель (закрепленный слой). Для получения хороших результатов экспериментатор должен знать, во-первых, силу адсорбции соединений различных классов на данном адсорбенте и, во-вторых, элюирующую способность раз- различных растворителей по отношению к этому адсорбенту. Ниже приводятся соответствующие данные для окиси алюминия. Сила адсорбции: RH < ROR' < RNO2 < R3N < RCOOR' < RNH2 < < RNHCOR' < ROH < RCOOH Элюирующая способность растворителей: Петролейный эфир < Циклогексан < Четыреххлористый углерод < < Трихлорэтнлен < Сероуглерод < Толуол < Бензол < < Хлористый метилен < Хлороформ < Днэтнловый эфир < < Этилацетат < Ацетон < Дихлорэтан < Этанол < Метанол < < Вода < Пиридин < Карбоновые кислоты Определение активности окиси алюминия по Брокмаиу. Окись алюминия поглощает влагу воздуха, поэтому ее следует хранить в банке с притертой пробкой. Просеивают окись алюминия через сито с размером отверстий 0,25 мм или через капроновый чулок, сложенный в три слоя. Вставляют чистую, тщательно вымытую стеклянную пластинку размером 13 X 18 см в станок (рис. 16), на- насыпают на нее слой просеянной окиси алюминия для хроматогра- хроматографии и разравнивают слой с помощью специального валика. * Более подробно см.: Ахрем А. А., Кузнецова А. И. Тонкослойная хроматография. М., «Наука», 1964. 175 с; Хроматография d тонких слоях. Под ред. Э. Шталя. Пер. с нем. Под ред. К. В. Чмутова. М,, «Мир», 1965. 508 с; Блок Р., Лестранж Р., Цвейг Г. Хроматография на бумаге. Пер. с англ. Под ред. Г. Ф. Гаузе. М., Издатинлит, 1954. 212 с; Лабораторная техника в органической химии. Под ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бергель- Бергельсона. М., «Мир», 1966. См. с. 335. 31
На расстоянии 1,5—2 см от нижнего края пластинки наносят пробы стандартных азокрасителей, растворенных в бензоле. Точки нанесения должны находиться строго на одной прямой (для этой цели удобно наметить линию нанесения, приложив к слою окиси алюминия натянутую нитку) на расстоянии 1,5—2 см друг от друга. Каждый из красителей следует наносить своим капилляром, лишь слегка касаясь при этом слоя адсорбента, чтобы не нарушить этот слой. Подготовленную пластинку ставят в наклонном положении в кювету, в которую предварительно наливают четыреххлористый углерод, высота слоя которого не должна превышать 1 —1,5 см. Рис. 16. Приспособление для нанесения незакрепленного слоя окиси алюминия на пластинку: а—станок; 6—валик для разравнивания слоя адсорбента. Рис. 17. Эксикатор, оборудован- оборудованный для тонкослойной хрома- хроматографии. Ставить пластинку в кювету надо с максимальной осторожностью, не увеличивая угла наклона пластинки и избегая ударов се о стенки кюветы. Снаряженную кювету помещают в эксикатор (рис. 17), который затем закрывают пришлифованной крышкой, что предохраняет растворитель от испарения и дает возможность нескольким студентам подряд определять активность окиси алю- алюминия, не добавляя в кювету растворитель. После того как растворитель поднимется почти до верха-пла- стиики, ее вынимают и отмечают положение фронта растворителя, для чего слегка постукивают по только что вынутой пластинке. При этом часть окиси алюминия, не смоченная растворителем, осыпается. Измеряют длину пробега пятен (х) и фронта раствори- растворителя {у) и определяют их отношение {Ri — xjy), На основании полученных данных находят активность окиси алюминия по Брок- Брокману (табл. 3). Для выполнения работы необходима окись алюминия с актив- активностью не менее III степени. Пониженная активность окиси алю- алюминия вызывается слишком большим содержанием воды. Для уве- увеличения активности окись алюминия помещают в фарфоровую или 32 Таблица 3. Зависимость Rf красителей от активности окиси алюминия Краситель Активность окиси алюминия III IV Азобензол • я-Метоксиазобензол Судан I [1-(фенилазо)-нафтол-2] . . Судан II [I- B',4'-диметцлфенилазо)- иафтол-2] и-Аминоазобензол 0,59 0.16 0,01 0.001 0,000 0,74 0,49 0,25 0,10 0,03 0,85 0,69 0,57 0,33 0,08 0,95 0,89 0,78 0.56 0,19 дюралевую чашку, прокаливают на горелке 4—5 ч при 300—400°С, слегка охлаждают и еще горячей просеивают и пересыпают в банку о хорошо притертой пробкой. После прокаливания еще раз определяют активность окиси алюминия. АНАЛИЗ СМЕСИ 2,4-ДИНИТРОФЕНИЛГИДРАЗОНОВ 2,4-Динитрофенилгидразоны (ДНФГ) альдегидов и кетонов легко получаются при взаимодействии этих карбонильных соединений с 2,4-динитрофеиилгидразином в кислой среде: \ =О + H2N-HN -—N02 \ ;C=N— HN Н2О ДНФГ обладают четкими температурами плавления, хорошо кристаллизуются и поэтому часто используются для идентифика- идентификации альдегидов и кетонов. Они интенсивно окрашены в красный или желтый цвет и сильно различаются по своей подвижности на окиси алюминия. При выполнении задачи по хроматографическому разделению ДНФГ студент получает у преподавателя 100 мг смеси двух ДНФГ, определяет активность окиси алюминия по Брокману и за: тем проводит анализ полученной смеси методом тонкослойной хроматографии, используя в качестве «свидетелей» имеющийся набор чистых ДНФГ. В чистой плоскодонной колбе полностью растворяют получен- полученную от преподавателя смесь ДНФГ в 20—25 мл смеси циклогек- сан — хлороформ — нитробензол A2:3:1 по объему). Иногда для этого необходимо слегка нагреть раствор на электроплитке с за- закрытой спиралью или добавить небольшое количество раствори- растворителя: его количество не должно быть более 35 мл (циклогексан легко воспламеняется; меры предосторожности см. стр. 260), Все растворители, используемые для хроматографии, должны быть со- совершенно сухими и перегнанными. 33
Далее описанными выше приемами готовят на пластинке слой окиси алюминия II—III степени активности и наносят на старто- стартовую линию с помощью капилляров по капле растворы стандарт- стандартных ДНФГ в хлороформе и (в двух местах) раствор смеси ДНФГ, полученной от преподавателя. Для нанесения каждого раствора пользуются отдельным капилляром. Площадь пятен должна быть минимальной, а количество нанесенного ДНФГ должно составлять 0,5—1,0 мкг (~10~6 г). В кювету наливают «тройную смесь» (циклогексан— хлороформ — нитробензол в соотношении 12:3:1 по объему); высота слоя в кювете не должна превышать 1 —1,5 см. Соблюдая указанные выше предосторожности (см. стр. 260), кю- кювету с пластинкой помещают в эксикатор. После того как раство- растворитель поднимется почти до верха пластинки, ее вынимают, от- отмечают длину пробега фронта растворителя и положение пятен на хроматограмме, обводя их иглой. Если пятна видны плохо, то пла- пластинку высушивают в течение 10—15 мин на воздухе и затем по- помещают в эксикатор с парами иода, где пятна приобретают более темную окраску. Рассчитывают значения Rf для стандартных ДНФГ и каждого компонента контрольной смеси. Примерные значения Rf 2,4-динитрофенилгидразонов в смеси циклогексан — хлороформ — нитробензол A2:3:1) при использо- использовании окиси алюминия III степени активности, а также их темпе- температуры плавления приведены ниже: Т. пл., 2,4-Дннитрофенилгидразон R, °С бензальдегида ..... 0,20 237 циклогексанона 0,36 162 ацетона 0,40 126 ацетофенона ...... 0,42 249 бутироина- . . . • • . • 0,56 75 Приведенные выше значения Rf могут заметно меняться в за- зависимости от активности окиси алюминия и качества растворите- растворителей, поэтому полученные данные могут дать возможность сделать лишь предварительный вывод о составе смеси. Учитывая близкие значения Rf ДНФГ циклогексанона, ацетона и ацетофенона, не рекомендуется в качестве контрольных задач давать бинарные смеси этих веществ. При проведении работы с применением эксикатора кювету с «тройной смесью» можно использовать несколько раз без замены растворителя. Если же хроматографирование проводилось на воз- воздухе, растворитель по окончании работы выливают ив кюветы в специальную банку; повторное использование его недопустимо, так как состав смеси сильно изменяется из-за различной летучести ее компонентов. АНАЛИЗ СМЕСИ о- И я-НИТРОАНИЛИНОВ Предметные стекла для микроскопа тщательно промывают с мы- мылом, несколько раз споласкивают чистой водой и высушивают в сушильном шкафу при 110°С, 34 В банку с хорошо притертой пробкой вносят 50 г силикагеля КСК, добавляют 65 мл хлороформа и 35 мл метанола. Затем сосуд плотно закрывают и энергично встряхивают до образования одно- однородной эмульсии. Полученную эмульсию переносят в стакан или цилиндр емкостью 500 мл. Держа пинцетом высушенную и охлаж- охлажденную пластинку за боковые грани, погружают ее в эмульсию, затем осторожно вынимают, дают жидкости стечь и оставляют сохнуть на воздухе, поместив в стаканчик соответствующего раз- размера. Чтобы силикагель стал активным, стаканчик с высохшей пластинкой помещают в сушильный шкаф и выдерживают 10 мин при 110°С. На каждой стороне приготовленной таким образом пластинки проводят простым карандашом черту на расстоянии 10 мм от ниж- нижнего края пластинки (параллельно ему). Аналогичным образом проводят черту на расстоянии 2 см от верхнего края. Затем на линию, находящуюся на нижней части пластинки, тон- тонким капилляром наносят с одной стороны пластинки два пятна (по 2 капли на каждое пятно) 5%-ных растворов заведомых о- и гс-нитроанилинов в хлороформе, а с другой стороны — одно пятно 5%-ного раствора о- или n-нитроанилина (или их смеси) в хлоро- хлороформе. Пока пятна высыхают, подготавливают сосуд для проявления хроматограммы. Таким сосудом может быть стакан, высота кото- которого на 4—5 см больше длины пластинки. В этот стакан помещают свернутую в трубку фильтровальную бумагу; эта бумага должна располагаться по краям стакана, касаться дна и не доходить на 5—6 см до его верха; края бумаги не должны соприкасаться друг с другом. После этого наливают в стакан бензол таким образом, чтобы толщина его слоя на дне составляла около 5 мм, закрывают часовым стеклом и дают бумаге пропитаться растворителем. Когда уровень бензола на дне стакана перестанет убывать, добавляют новую порцию бензола, чтобы толщина его слоя на дне снова со- составила 5 мм. В приготовленный таким образом сосуд для проявления осто- осторожно помещают пластинку с пятнами нитроанилинов и закры- закрывают часовым стеклом. Когда растворитель достигнет верхней черты на пластинке, ее вынимают и отмечают расположение пятен. Вычисляют Rf для каждого из нитроанилинов и определяют, ка« кие из них содержались в растворе. ИДЕНТИФИКАЦИЯ сын- И а«г«-АЗОБЕНЗОЛОВ СеН6—N ftv C6H5—N II • »" II N-C6H5 C6H5-N Ha пластинку с закрепленным тонким слоем силикагеля (см. выше) длиной 10 см наносят 10%-ный раствор азобензола в бензоле. Нанесенное пятно должно находиться на расстоянии 85
10 мм от одного из краев пластинки и 20 мм от низа и быть не более 1—2 мм в диаметре. После высушивания пластинку выдер- выдерживают от 1 до 2 ч на солнечном свету или 20 мин при освещении лампой мощностью 100 Вт. Затем на ту же пластинку через 10 мм от первого пятна наносят второе пятно исходного раствора и дают ему высохнуть. Пластинку помещают в камеру и проявляют смесью циклогексаиа и бензола (8:1 по объему; приготовление камеры и проявление хроматограммы см. выше). Проявление прекращают, когда фронт растворителя будет в 15 мм от верха пластинки. После высушивания на воздухе отмечают число пятен на хромато- грамме. Пятно с меньшим Rf (аш-изомер) будет более интенсив- интенсивным для облученного образца. (Циклогексан и бензол легко вос- воспламеняются. Пары бензола ядовиты. Правила работы с подоб- подобными веществами см. стр. 259). РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ НА БУМАГЕ ИДЕНТИФИКАЦИЯ АМИНОКИСЛОТ Целью данной работы является разделение и идентификация ами- аминокислот, смесь которых дается студенту в виде раствора. Задача разработана для гликокола (глицин; гли), аланина (ала), валина (вал) и фенилаланина (фен). H2N—СН2—СООН СН3—СН—СООН NH2 гли ала (СН3JСН-СН—СООН С6Н5-СН2—СН-СООН NH2 вал NH2 фен Восходящие хроматограммы. Прибор, в котором получают вос- восходящие хроматограммы, представляет собой цилиндр с крышкой, снабженный резиновой прокладкой; можно использовать также мерный цилиндр емкостью 1 л. Перед работой необходимо полу- получить у лаборанта лист специальной фильтровальной бумаги, от- отрезанной по размеру цилиндра, и расчертить его карандашом сле- следующим образом: на расстоянии 2,5 см от нижнего обреза листа при помощи линейки провести горизонтальную прямую, нарисовать на ней шесть кружочков диаметром 3—4 мм на расстоянии 2 см друг от друга и сделать соответствующие надписи (рис. 18). . Растворы аминокислот наносят на бумагу на специальном столе. Бумагу помещают на предварительно тщательно вымытое стекло, под нижний край бумаги подкладывают стеклянную пла* 36 стинку так, чтобы та часть бумаги, где нарисованы кружки, оста- оставалась на весу и не касалась поверхности стекла. Далее при по- помощи капилляров, специально приготовленных для каждого рас- раствора, на бумагу в кружочки последовательно наносят капельки растворов исследуемых смесей аминокислот и «свидетелей» так, чтобы наносимая капля не распространялась за пределы нарисованного кружочка. Нанесение раствора на каждый кру- кружочек производится 5—8 раз после высыхания предыдущей капли. После высыхания всех нанесенных капель надо тщательно вы- вымыть руки с мылом, свернуть бумагу в цилиндр и сшить лист через край так, чтобы края не на- накладывались друг на друга и полу- получился более или менее правильный цилиндр. Особое внимание следует обратить на то, чтобы при сшива- сшивании точки А и Б (см. рис. 18) сов- совпали. На дно стеклянного цилиндра (осторожно, чтобы не замочить сте- стенок) наливают смесь растворителей—¦ н-бутилового спирта, уксусной кислоты и воды D:1:5 по объему). Высота слоя растворителя не должна превы- превышать 2 см от дна цилиндра. Затем бумажный цилиндр осторож- осторожно ставят вертикально в стеклянный цилиндр так, чтобы он не касался стенок и чтобы нанесенные капли на- находились на нижнем конце бумажного цилиндра. Для хорошего центрирова- центрирования бумажного цилиндра в стеклян- стеклянном ЧаСТО ПрИХОДИТСЯ ИСПОЛЬЗОВаТЬ Рис ,g> определение Rf амиио- КуСОЧКИ МЯТОЙ фиЛЬТрОВаЛЬНОЙ бума- кислот при хроматографии на бу- ги, которые следует прокладывать маге: сверху между стенками бумажного и ^ГсмТс™ старта; к-контеоль" стеклянного цилиндров. Стеклянный цилиндр плотно закрывается крышкой с резиновой прокладкой и оставляется на ночь. На следующее утро следует осторожно вынуть бумажный цилиндр, пометить карандашом границу фронта растворителя, распороть шов, выпрямить бумагу и повесить ее для высушивания под тягу. Через 4—5 ч растворитель полностью испаряется, и хроматограмму можно проявлять. В кач§ств,е п.роявителд для сс-аминокислот применяется раствор нингидрина в метаноле или ацетоне. При взаимодействии а-амщокислот с нингидрином образуется окрашенное вещество: 5: о' Я Фамилий студента Фронт растворителя У О 0 О 0 О 1 О 1 X о о 20ми из>_?о—( о о З-Ьмм Вал Гли К Фен Йла К ^_. тш ^ Б Т 1 37
При проявлении хроматограммы следует опрыскать ее несколь- несколько раз из пульверизатора раствором нингидрина (так, чтобы бу- бумага становилась только слабо влажной и на ней не образовыва- образовывались струйки раствора), просушить на воздухе, а затем прогреть на пламени газовой горелки (весьма осторожно и все время пере- передвигая) до появления лиловых пятен. Значительно лучше просу- просушить хроматограмму постепенно в темноте. Появившиеся пятна следует легко обвести карандашом и закрепить, окунув хромато- хроматограмму в 10%-ный раствор сульфата никеля, помещенный в кю- кювету, обычно используемую в фотографической практике. Далее хроматограмма высушивается на воздухе и вклеивается в рабо- рабочий журнал. Качественный состав контрольной смеси аминокислот опреде- определяется по величине Rf каждого пятна (см. стр. 32) путем сравне- сравнения с Rf для «свидетелей» (см. рис. 18). Значения R} аминокислот- в указанной смеси растворителей приведены ниж?! Гликокол ........ 0,13 Алании 0,18 В алии 0,36 Фенилалании 0,46 Радиальные хроматограммы. Прибор для получения круговых хроматограмм состоит из двух чашек Петри равного диаметра. В нижнюю из них помещают смесь растворителей указанного в предыдущем разделе состава. Из куска специальной фильтровальной бумаги для хромато- хроматографии вырезают диск размером на 1 —1,5 см больше диаметра чашки Петри. Из центра диска при помощи циркуля карандашом проводят окружность диаметром 1,5—2,0 см, на которой рисуют 38 кружочки размером 3—4 мм, отстоящие на 1 —1,5 см друг от друга (рис. 19), и делают соответствующие надписи. Число кру- кружочков соответствует числу «свидетелей» (т. е. возможных ком- компонентов контрольной смеси), и, кроме того, два кружочка пред- предназначены для нанесения самой контрольной смеси. Нанесение на бумажный диск растворов аминокислот произ- производится на специальном столе так, как это описано для восходя- восходящих хроматограмм (см. стр. 36). После высыхания всех нанесенных капель необходимо тща- тщательно вымыть руки с мылом, сделать небольшое отверстие в центре диска и вставить в него фитиль — скрученную узкую полоску фильтро- фильтровальной бумаги, длина которого соответ- соответствует высоте нижней чашки Петри. За- Затем закрывают диском нижнюю чашку Петри так, чтобы конец фитиля был погружен в растворитель, а сверху диск прикрывают второй чашкой Петри. Ка- Камеру оставляют в покое до тех пор, пока растворитель, распространяясь ра- диально по бумаге, не окажется на расстоянии 0,5—1,0 см от краев диска , .„. Д. г Рис. 19. Радиальная хромато- (СМ. рИС. 19). НОСЛе ЭТОГО хрОМЭТО- грамма на бумаге: Грамму ВЫНИМаЮТ, ОТМеЧаЮТ КараН- К-контрольная смесь. дашом фронт растворителя и сушат на воздухе, в сушильном шкафу или в токе теплого воздуха. Для увеличения длины пробега пятен (для более точного определения Rf) следует пропускать растворитель через хроматограмму 2— 3 раза, высушивая ее после каждого пропускания растворителя током горячего воздуха и следя за тем, чтобы граница раствори- растворителя каждый раз была одинаковой. Далее хроматограмму не- несколько раз опрыскивают из пульверизатора раствором иингид- рина в ацетоне так, чтобы бумага становилась только слабо влаж- влажной, сушат на воздухе, а потом осторожно прогревают в токе горячего воздуха до появления лиловых пятен. Пятна легко обво- обводят карандашом и для закрепления опускают в ванночку с 10%-ным раствором сульфата никеля. Идентификация компонентов контрольной смеси производится путем сравнения величины Rf (см. предыдущий раздел) для каж- каждого пятна смеси с величинами Rf «свидетелей». РАЗДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НА КОЛОНКЕ С ОКИСЬЮ АЛЮМИНИЯ Обычно для хроматографического разделения смеси веществ на окиси алюминия используются стеклянные колонки диаметром о 10 мм и емкостью 25—30 мл. Для этой работы можно так- *е применять бюретки соответствующих размеров, снабженные 39
М20, вата каучуковой трубкой, винтовым зажимом и стеклянным наконеч- наконечником. Перед.сборкой колонку тщательно моют, сушат, помещают в нижнюю часть тампон из стеклянной ваты и закрепляют в шта- штативе так, чтобы под нею мог поместиться приемник — коническая колбочка емкостью 25—50 мл (рис. 20). Окись алюминия, используемая для набивки колонки, имеет марку «для хроматографии»; степень ее активности (см. стр. 31) должна быть не ниже III. Окись алюминия предварительно про- просеивают через сито с размером отверстий 0,25 мм или через сло- сложенный втрое капроновый чулок, помещают в коническую кол- колбочку и взмучивают в растворителе, который должен применяться при последующем разделе- разделении двух конкретных веществ. Полученная сус- суспензия окиси алюминия вливается небольшими порциями в закрепленную в штативе колонку ПрИ непрерывном постукивании ее куском тол- толстостенного вакуумного каучука для обеспечения равномерного оседания адсорбента. Когда на- наполнение колонки будет окончено, с верхней части стенок смывают тем же растворителем оставшуюся на них окись алюминия. Верхний слой адсорбента должен быть достаточно плот- плотным и ровным, иначе движущийся фронт ве- веществ при разделении будет сильно искажен. Когда окись алюминия окончательно осядет, в верхнюю часть колонки на 0,5 см выше поверх- поверхности окиси алюминия помещают второй там- тампон из стеклянной ваты для предохранения окиси алюминия от взмучивания при последующем добавлении в колонку растворов хроматографируемых веществ. Растворитель должен вытекать из колонки со скоростью 30—40 капель в минуту. Если слой окиси алюминия получится слишком плотным и нужная скорость скапывания не будет достигаться, ее увеличивают давлением воздуха на верхнюю часть колонки; для этого верх колонки снаб- снабжают резиновой пробкой с трубкой, подключенной к системе со сжатым воздухом. Когда уровень растворителя в колонке опустится до верхнего тампона из стеклянной ваты, в колонку приливают заранее при- приготовленный раствор смеси разделяемых веществ. Следует пом- помнить, что во время работы окись алюминия всегда должна быть покрыта растворителем. РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ ФЕРРОЦЕНА И АЦЕТИЛФЕРРОЦЕНА Описанным выше способом в колонку помещают 10—12 г окиси алюминия, суспендированной в 20—30 мл петролейного эфира (петролейный эфир чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы с подобными веществами см. стр. 260). Растирают в ступ- Рис. 20. Колонка с окисью алюминия. 40 ке 0,1—0,2 г смеси ферроцена и ацетилферроцена с 1—2 г окиси алюминия и добавляют 8—10 мл петролейного эфира. Получен- Полученную суспензию выливают в колонку, когда уровень петролейного эфира достигнет верхнего тампона; остатки смеси смывают со сте- стенок колонки небольшим количеством петролейного эфира. По мере прохождения раствора по колонке появляется оранжевая зона ферроцена, которая спустя некоторое время полностью отделяется от более темно-окрашенного основного слоя. Когда уровень рас- раствора опустится до верхнего тампона, осторожно добавляют петро- петролейный эфир порциями по 2—3 мл. После того как весь окрашен- окрашенный в оранжевый цвет раствор ферроцена в петролейном эфире перейдет в приемник и из колонки начнет поступать бесцветный элюат, петролейный эфир прекращают добавлять, дают его уровню опуститься до верхнего тампона, заменяют приемник и осторожно приливают в колонку смесь A:1)* бензола и диэти- лового эфира (эфир и бензол легко воспламеняются, пары бен- бензола ядовиты; правила работы см. стр. 259). Этой смесью вымы- вымывают в другой приемник ацетилферроцен. Растворители из обоих растворов упаривают до объема 2—3 мл из небольшой колбы Вюрца; окончательное удаление растворителей проводят на предварительно взвешенных часовых стеклах. Определяют массу выделенных ферроцена и ацетилферроцена и их температуры плавления. По литературным данным, т. пл. ферроцена 172— 173 °С, а ацетилферроцена 85—86 °С. Если температуры плав- плавления полученных препаратов слишком низки, их перекристалли- зовывают из ампул (см.-выше), применяя в качестве растворите- растворителей соответственно спирт и смесь толуола с лигроином A : 1). РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ АЗОБЕНЗОЛА И о-НИТРОАНИЛИНА В колонку описанным выше способом помещают 15 г окиси алю- алюминия, применяя для суспендирования последней 35—45 мл четы- четыреххлористого углерода. Жидкость должна стекать из колонки со скоростью 15—20 капель в минуту. В случае надобности эту ско- скорость можно увеличить, подавая в верхнюю часть колонки сжа- сжатый воздух. Когда уровень четыреххлористого углерода достигнет верхнего тампона, в колонку сразу заливают раствор 0,1—0,2 г смеси азобензола и о-нитроанилина A:1) в 10—15 мл четырех- четыреххлористого углерода. Вскоре в колонке появляются две окрашен- окрашенные зоны: сверху — узкая темно-желтая (о-нитроанилин), ниже — светло-желтая (азобензол). Когда уровень жидкости опустится до верхнего тампона, в колонку прибавляют четыреххлористый угле- углерод, порциями по 5 мл. После того как окрашенный в светло-жел- светло-желтый цвет раствор азобензола в четыреххлористом углероде пе- перейдет в приемник и из колонки начнет поступать бесцветная Здесь и далее соотношения количеств растворителей даются по объему. 41
жидкость (на это требуется около 35 мл четыреххлористого угле- углерода), приемник заменяют, дают уровню жидкости опуститься до верхнего тампона и промывают колонку диэтиловым эфиром (порциями по 5 мл; эфир весьма легко воспламеняется, взрыво- взрывоопасен; меры предосторожности см. стр. 260). Окрашенный элюаг собирают в отдельный приемник (для вымывания о-иитроанилина требуется обычно около 40 мл эфира). Растворители из обоих элюатов упаривают в вакууме до объема 2—3 мл из небольшой колбы Вюрца. Окончательное удаление растворителей производят в предварительно взвешенных маленьких химических стаканчиках (чтобы ускорить испарение растворителей, можно осторожно от- отдувать их воздухом), определяют массу выделенных веществ it их температуры плавления (азобензол 68°С, о-ннтроанилин 71 °С). Выход азобензола обычно составляет около 60%, а о-нитроани- лина —около 90%. РАЗДЕЛЕНИЕ СМЕСИ АНТРАЦЕНА И АНТРАХИНОНА В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой,, обратным холодильником и капельной воронкой (см. рис. 3 в При- Приложении I), помещают 1 г антрацена и 45 мл ледяной уксусной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане до полного рас- растворения. Затем прибавляют по каплям раствор 1 г хромового- ангидрида в 2 мл смеси уксусной кислоты и воды A : 1). После того как раствор окрасится в зеленый цвет, баню отставляют, дают реакционной массе охладиться до комнатной температуры и прибавляют 100 мл воды. Выпавший осадок отфильтровы- отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и сушат на воздухе. В 10 мл хлороформа растворяют 0,25 г высушенного осадка. Полученный раствор выливают в колонку с 25 г окиси алюминия (см. выше). Элюирование проводят, применяя последовательна следующие растворители: петролейный эфир — бензол A:1;. 25 мл), бензол B5 мл), хлороформ G5 мл). Новый растворитель заливают в колонку немедленно после того, как над адсорбентом исчез слой предыдущего растворителя. Раствор антрахинона окрашен в ярко-желтый цвет, поэтому па колонке четко видна граница раздела. Можно собирать бесцвет- бесцветный элюат, а затем в другую колбу — раствор антрахинона. Обра- Образующиеся при окислении продукты осмоления имеют более тем- темный желтый цвет и движутся в колонке значительно медленнее антрахинона. Получают 0,1 г антрацена [Rf 0,86 в системе бензол — пет- петролейный эфир A:1)] с т. пл. 216°С (определяется в запаянном- капилляре, в блоке) и 0,5—0,6 г антрахинона (Rf 0,45 в той же системе) с т. пл. 286°С (в запаянном капилляре, в блоке). Про- Продукты осмоления из колонки не элюируют. 42 ВЫДЕЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ИЗ РЕАКЦИОННОЙ СМЕСИ Синтезы многих органических препаратов проводятся в водной среде или включают на определенной стадии обработку реакцион- реакционной смеси водой. В связи с этим встает вопрос об отделении от воды продукта реакции — органического вещества. Простая от- отгонка воды обычно не может быть применена, поскольку боль- большинство органических соединений образует с водой азеотропные смеси, а некоторые — гидролизуются при нагревании. Наиболее распространенный способ выделения органического вещества из продуктов реакции, содержащих воду, состоит из следующих по- последовательных стадий: экстрагирование, высушивание вытяжек, отгонка растворителя и очистка выделенного вещества перегон- перегонкой или перекристаллизацией. Две последние операции уже были рассмотрены в предыдущих разделах. Остановимся кратко на трех первых. ЭКСТРАКЦИЯ * Обычно органические вещества в большей или меньшей степени растворимы в воде, однако в органических растворителях они, как правило, растворяются значительно лучше (см. стр. 19). Поэтому при встряхивании водного рас- раствора органического соединения с несмеши- вающимся с водой органическим раство- растворителем оно переходит в органический слой. Эту операцию называют экстракцией, К числу растворителей, которые наиболее часто применяются для экстракции из вод- водного раствора, относятся; диэтиловый эфир, хлороформ, дихлорэтан, четыреххлористый углерод, бензол, петролейный эфир, уксус- нозтило^ый эфир. Экстракция (извлечение) органических веществ из водного слоя осуществляется с помощью делительных воронок различ- различной формы (рис. 21). Для извлечения орга- органического вещества из малых количеств воды можно использо- использовать капельные воронки. Предварительно надо проверить на герметичность (при помощи эфира) кран воронки и верхнюю пробку. Затем в делительную * Более подробно см.: Берлин А. Я. Техника лабораторной работы в ор- органической химии. М., «Химия», 1973. См. с. 121; Лабораторная техника в органической химии. Под ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бер- гельсона. М., «Мир», 1966. Cmi с. 379; Физер Л. Современные методы экспери- эксперимента в органической химии, Пер. с англ. Под ред. И, Л. Кнунянца. М.. Госхим- издат, I960, См. с. 72. Рис. 21. Делительные во- воронки.
воронку наливают жидкость, подлежащую экстракции, и прибав- прибавляют требуемое по методике количество эфира (или другого экс- трагента), плотно закрывают воронку пробкой (если нет хорошо пришлифованной пробки, заранее подбирают каучуковую) и пе- перевертывают ее, крепко придерживая одной рукой пробку, а дру- другой—кран. В этом положении необходимо ненадолго открыть кран для выравнивания избыточного давления, возникающего вследствие испарения эфира (чрезвычайно легко воспламеняется, взрывоопасен; меры предосторожности см. стр. 260). Затем во- воронку переводят в горизонтальное положение, чтобы поверхность раздела между растворителем и вод- водным слоем была наибольшей, и, при- придерживая кран и пробку, энергично встряхивают, время от времени пере- переворачивая воронку и приоткрывая кран. По окончании взбалтывания де- делительную воронку укрепляют при по- помощи кольца и лапки в штативе, под- подставив под кран колбу или стакан. После полного расслаивания нижний (водный) слой сливают через кран, а Эттрит Верхний (эфирный) ВЫЛИВаЮТ В СООТ- ветствующий сосуд через верхнее от- отверстие воронки. (Если в качестве эк- страгента применяется жидкость, плот- плотность которой больше единицы, на- например хлороформ, нижним будет слой органического растворителя.) В случае надобности экстракцию водно- водного слоя повторяют, используя новую порцию растворителя. Про- Простые расчеты показывают, что степень извлечения органического вещества из водного слоя будет значительно выше, если для экстракции использовать не единовременно одну большую порцию растворителя, а, разделив ее на части, проводить экстракцию не- несколько раз. Иногда при встряхивании водных растворов с органическими растворителями образуются очень стойкие эмульсии. Для разру- разрушения последних можно применять насыщение водного слоя по- поваренной солью или прибавление нескольких капель спирта; иногда достаточно длительного отстаивания. Жидкостный экстрактор. В том случае, когда вещество хорошо растворимо не только в эфире, но и в воде, из которой его надо извлечь, целесообразно применять жидкостный экстрактор, про- простейший вариант которого изображен на рис. 22. В колбу Вюрца с длинным и изогнутым на конце отводом помещают водный раствор вещества и снабжают ее воронкой с изогнутым нижним концом и обратным холодильником. Отвод колбы посредством пробки соединяется с достаточно большой 44 РУакционнач смесь Рис. 22, Простейший жидкостный экстрактор. круглодонной колбой, в которую налит эфир; эта колба обогре- обогревается электроплиткой с закрытой спиралью. Отгоняющийся эфир конденсируется в обратном холодильнике, поступает в воронку и, будучи намного легче воды, барботирует в виде мелких капелек сквозь водный слой, извлекая растворенное органическое веще- вещество. По мере наполнения верхней части колбы Вюрца эфирный раствор экстрагируемого вещества переливается в круглодонную колбу, и оно накапливается там. ВЫСУШИВАНИЕ ВЫТЯЖЕК Для удаления воды из вытяжек в большинстве случаев приме- применяются прокаленные или плавленые неорганические соли, кото- которые легко образуют кристаллогидраты. Наиболее часто употреб- употребляемые осушители приведены в табл. 4. Таблица 4. Осушители для высушивании вытяжек органических соединений различных классов Классы соединений Осушители Парафиновые, циклопарафиновые и ароматические углеводороды, простые эфиры Галогенпроизводные алифатического и ароматического рядов Спирты Альдегиды и кетоны Амниы и аммиак Органические кислоты, сложные эфиры Нейтральные и кислые газы Нейтральные и основные газы Хлористый кальций, сульфаты натрия или магния, металлический натрий, пятиокись фосфора, ацетат натрия Хлористый кальций, сульфаты натрия Поташ, сульфаты натрия, магнии или ыеди, окись кальция, ацетат натрия Сульфаты натрия или магния Твердые щелочи, окиси кальция или бария, поташ Сульфаты натрия или магпня Пятиокись фосфора, серная кислота Окиси кальция или бария, твердые щелочи Следует избегать применения осушителей не по назначению, так как некоторые из них могут реагировать с органическими веществами (образование солей или молекулярных соединений), а также вызывать их полимеризацию или расщепление. Осушители обычно применяются в виде плавленых или прока- прокаленных гранул диаметром 5—10 мм. Высушивание проводится в_ плоскодонных колбах с одновременным использованием 10— 15 гранул. При высушивании вытяжек, содержащих значитель- значительные количества воды, их декантируют с отработанного осушителя в чистую и сухую колбу, в которую только что положен свежий осушитель. Операцию повторяют до тех пор, пока осушитель не перестанет расплываться в течение 30—40 мин. Быстрота высу- высушивания в значительно большей степени зависит от числа смен 4S
осушителя, чем от количества осушителя, взятого на один раз. Вытяжку с последней порцией осушителя рекомендуется, если это возможно, оставить на ночь. Обычно высушивание вещества можно считать завершенным, когда гранулы осушителя после стояния в течение 30 мин будут свободно перекатываться по дну колбы при легком ее наклоне. В тех случаях, когда растворитель, которым производится вы- вытяжка, образует азеотропные смеси с водой (например, бензол, толуол, четыреххлористый углерод и др.), тщательное предвари- предварительное высушивание вытяжек проводить не следует, так как остаточная вода отгонится с первыми порциями растворителя в виде азеотропной смеси. ОТГОНКА РАСТВОРИТЕЛЕЙ Если органическое вещество, содержащееся в вытяжке, для окон- окончательной очистки предполагают перегонять при атмосферном дав- давлении из колбы Вюрца, то отгонку эфира из вытяжки прово- проводят в приборе, изображенном на рис. 7 в Приложении I. Объем колбы должен соответствовать предполагаемому коли- количеству вещества, содержащемуся в вытяжке, а не общему объему всей вытяжки. В горло колбы вместо термометра вставляют ка- капельную воронку. Количество жидкости, наливаемой в колбу, не должно превышать 2/з ее объема. Растворитель отгоняют на во- водяной бане (в отсутствие горелки) или на электроплитке с закры- закрытой спиралью; низкокипящие растворители (с т. кип. ниже 50°С) отгоняют, обогревая колбу лампой с рефлектором. Когда из кол- колбы отгонится большая часть растворителя, нагревание прерывают и через капельную воронку добавляют новую порцию вытяжки (в процессе отгонки растворителя капельная воронка должна быть пустой). Когда весь растворитель будет отогнан, заменяют капельную воронку термометром и перегоняют остаток на газовой горелке или на плитке, собирая фракцию, кипящую в соответ- соответствующем интервале температур. Наиболее эффективными приборами, позволяющими быстро удалять растворитель из вытяжек, являются роторные испарители. Принцип, на котором основано их действие, заключается в увели- увеличении поверхности испаряемой жидкости за счет вращения колбы, в которую помещена вытяжка. Одни из вариантов роторного ис- испарителя показан на рис. 23. Колба /, в которую помещается вытяжка, соединяется посред- посредством специального стеклянного приспособления 2, снабженного краном 3, с приемником 4 для отгоняемого растворителя и высо- высокоэффективным обратным холодильником 5, который в случае не- необходимости может быть присоединен к вакуумному насосу. Кол- Колба 1 помещается в баню 6 с нагретой водой и приводится во вра- вращение подключенным через блок 7 моторчиком 8, 46 К Моапру&тмц насосу -*—• При вращении колбы на ее внутренней поверхности постоянно образуется пленка жидкости, а внешняя поверхность обогревается баней. Это сильно увеличивает скорость отгонки растворителя и исключает местный перегрев и вспенивание остающейся жидко- жидкости. Если содержащееся в вытяж- вытяжке вещество предполагают пере- перегонять в вакууме, то отгонку рас- растворителя осуществляют в при- приборе, изображенном на рис. 5 в Приложении I. Вместо капилляра временно вставляют капельную воронку, а «паук» заменяют алон- жем и приемником (коническая колба). Объем колбы Кляйзена и в этом случае должен соответ- соответствовать предполагаемому коли- количеству вещества в вытяжке, а не объему вытяжки в целом. От- Отгонка растворителя производится так же, как и в описанном выше случае. ПЕРЕГОНКА В ВАКУУМЕ * Рис. 23. Роторный испаритель: Когда растворитель ПОЛНОСТЬЮ / — колба с раствором; 2 —стеклянный кор- птпгнян рпбипяшт гтпибоп Спис 5 пус пРи6°Ра; 3-кран; 4-приемник для OTOTHdH, СООИраЮ! ирииир ^рт.. о отгоняемого растворителя; 5 —обратный В ПрИЛОЖеНИИ I) И прИСОеДИНЯЮТ холодильник; 6—баня; 7-блок; 8-мотор. его * к водоструйному насосу. Сначала сильно завинчивают зажим капилляра, а затем пускают воду через водоструйный насос и, внимательно наблюдая за по- поведением жидкости в колбе, начинают закрывать кран, соединяю- соединяющий прибор с воздухом. Если растворитель был отогнан недоста- недостаточно полно, то жидкость в колбе бурно вскипает. В этом случае кран перекрывают лишь частично. Когда испарятся остатки рас- растворителя, кран полностью перекрывают и открывают кран мано- манометра. Если прибор собран герметично, то через несколько минут остаточное давление в нем достигает 10—20 мм рт. ст. Если при- прибор негерметичен, следует проверить качество подгонки пробок и, если это понадобится, поочередно испытать на герметичность каждый узел прибора. В первую очередь надо проверить работу * Более подробно см.: Лабораторная техника в органической химии. Под ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бергельсона. М, «Мир», 1966. См. с 259; Берлин А. Я. Техника лабораторной работы в органической химии. М, «Химия», 1973. См. с. 170. О мерах безопасности при перегонке в вакууме см. стр. 286. 47
водоструйного насоса и герметичность буферной склянки. Для этого отсоединяют вакуумный шланг от прибора для перегонки и наглухо перекрывают его каучуковой пробкой или просто паль- пальцем, предварительно включив воду в насосе и перекрыв кран, соединяющий прибор с атмосферой. Если при этом вакуум уста- устанавливается быстро, к шлангу подключают отсоединенный от установки и закрытый глухой каучуковой пробкой «паук» с при- приемниками и аналогичным образом проверяют их на герметичность. Если и в этом случае вакуум устанавливается быстро, к «пауку» подсоединяют холодильник, закрытый глухой пробкой, и снова проверяют прибор на герметичность. Обычно негерме- негерметичность бывает связана с плохой подгонкой пробок в колбе Кллйзена или с дефектами самой колбы (чаще всего — дефлег- дефлегматора). Во время перегонки в вакууме (защитные очки!) возможны перебросы жидкости из колбы. Чтобы избежать этого, следует от- отрегулировать просасывание воздуха через капилляр таким обра- образом, чтобы ток пузырьков через перегоняемую жидкость был рав- равномерным и достаточно энергичным (пузырьки должны быть мел- мелкими, диаметр нити капилляра не должен быть слишком велик, а капилляр должен доходить почти до дна колбы); для обеспе- обеспечения равномерного кипения обогревание колбы лучше вести не- непосредственно пламенем горелки (или на бане), а не на сетке с кольцом. При этом горелку держат в руке вертикально и дви- двигают ее кругами, равномерно обогревая боковые стенки колбы, но не нагревая ее дно. Используя изображенную на рис. 24 номограмму, можно бы- быстро и удобно составить представление о соответствии наблюдае- наблюдаемой температуры кипения перегоняемого при любом остаточном давлении вещества с литературными данными. Для этого на нее накладывают короткую линейку так, чтобы она пересекала пра- правую шкалу в точке, соответствующей наблюдаемому при пере- перегонке давлению, а среднюю шкалу — в точке, соответствующей температуре кипения перегоняемой жидкости при атмосферном давлении. Точка пересечения линейки с левой шкалой (с известной степенью приближения) будет соответствовать температуре кипе- кипения жидкости при достигнутом в приборе вакууме. Если во время перегонки температура кипения вещества нач- начнет повышаться (без изменения величины остаточного давления в приборе), то обогревание колбы временно прекращают, закры- закрывают кран манометра и поворачивают «паук» с приемниками так, чтобы последующий отгон попадал в другой приемник. После этого, открыв кран манометра, возобновляют обогревание колбы описанным выше способом. В рабочем журнале отмечают температуры кипения собранных фракций. По окончании перегонки дают перегонной колбе принять ком- комнатную температуру, закрывают кран манометра, открывают за- 48 жим у капилляра (иначе оставшаяся в колбе жидкость засосется в него), открывают кран, связывающий прибор с атмосферой, ц только тогда выключают водоструйный насос. Т. кип. 8 Ванууме, С ?10-v 100 ^Jr Т. нип. при силмоарерном давлении, "С 700 у? SOO'-.'т 500'-if зоо {V 100 -'- Давление, мм pm.cm, Рис. 24. Номограмма для определения температуры кипения жидкости при любом аадаииом давлении. Следует иметь в виду, что преждевременное выключение водо- водоструйного насоса вызывает попадание воды в прибор и манометр. ОХЛАЖДЕНИЕ * Часто для разделения продуктов реакции, обладающих различной растворимостью, для ускорения кристаллизации или для более полного выделения вещества из маточного раствора требуется применять охлаждение. Холодная водопроводная вода обычно позволяет снизить тем- температуру только до 10—12°С. Более низкие, близкие к 0°С, тем- температуры можно получить, используя для охлаждения снег или лед. Для достижения температур ниже 0°С применяют охлаждаю- охлаждающие смеси. Наиболее употребительной является смесь снега (или толченого льда) с поваренной солью в соотношении 3:1. Она * Более подробно см.: Лабораторная техника в органической химии. Под Ред. Б. Кейла. Пер. с чешек. Под ред. Л. Д. Бергельсона, М, «Мир», 1966. См. с 90.
дает возможность охладить реакционную смесь до температуры —20°С. Некоторые охлаждающие смеси, применяющиеся в лабо- лабораторной практике, приведены в табл. 5. Таблица 5. Охлаждающие смеси Смесь Вода — хлористый кальций Вода — хлористый аммоний — нитрат аммония . Лед (снег) — поваренная соль Вода — хлористый аммоний — нитрат аммония . Лед (снег) — хлористый калий (технический) . Лед (снег) — серная кислота F0%-ная) .... Лед (снег) — хлористый кальций Соотношение компонентов 1 :2,5 3:1:1 3:1 1:1:1 1: 1 1:1 1: 1,5 Достигаемая температура, -8 -12 -20 -25 -30 -37 -49 \ \ \ ЗАПАИВАНИЕ АМПУЛЫ С ПРЕПАРАТОМ После окончательной перегонки и определения показателя пре- преломления синтезированное жидкое вещество должно быть сдано преподавателю. Все жидкие препараты сдаются запаянными в ампулу с наклеенной на нее эти- этикеткой. Для изготовления ампул применяются соот- соответствующих размеров пробирки из легкоплав- легкоплавкого стекла. Пробирку вносят средней частью в пламя паяльной горелки и при непрерывном вращении нагревают до сильного размягчения. Затем вынимают из пламени и плавно вытяги- вытягивают. Получают заготовку, изображенную на рис. 25. Горло полученной заготовки не должно быть слишком длинным и узким: оптимальная длина его должна составлять 12—15 см, внут- внутренний диаметр 3—5 мм,- При заполнении ампулы часто возникают затруднения, связанные с тем, что (особенно у заготовок с узким горлом) вещество задержи- задерживается в горле заготовки, не попадая Енутрь ампулы. В этом случае следует налить в верх- верхнюю часть заготовки 2—3 мл вещества и на- нагреть рукой или теплой водой корпус ампулы. Расширившийся в ампуле воздух пробулькнет через слой вещества и при последующем охлаж- охлаждении ампулы холодной водой вещество засосется в ампулу. Повторяя описанные' манипуляции несколько раз, можно переместить все вещество в ампулу, имеющую даже очень узкое горло. Жидкость не должна заполнять более 2/з объема ампулы. Для заполнения ампулы а 6 Рис. 25. Ампула для запаивания жидких препаратоа: о—заготовка; 6—го- 6—готовая ампула. 50 можно также использовать капиллярную воронку, приготовленную из верхней части пробирки; нижний конец воронки должен дохо- доходить до дна ампулы, а его диаметр должен быть в 2—3 раза меньше диаметра горла заготовки. Далее осторожно, без нажима, при помощи острого напиль- напильника надо сделать легкий надрез на горле заготовки на несколько сантиметров выше корпуса ампулы и отломить верхнюю часть, ста- стараясь, чтобы линия среза была ровной. Оставшаяся часть горла протирается изнутри от следов вещества трубочкой из свернутой фильтровальной бумаги или маленьким ватным тампоном и запаи- запаивается (при запаивании следует надевать защитные очки). Для этого место среза вносится в боковую часть пламени горелки не глубже чем на 2—3 мм при непрерывном вращении ампулы. Когда отверстие заплавится окончательно, это будет заметно по легкому (очень!) раздутию конца ампулы. Если передержать кончик ам- ампулы в пламени, может образоваться свищ. Боомшплогексан Масса IS г; выход eojas'/o; т. кип. Щ -165 °С {750т.рт.ст.)Степанов Д. И., ЗОВгр. 7. Ш-72г Рис. ?$' Образец этикетки для ампулы с синтезированным препаратом. При запаивании в ампулу легколетучего вещества требуется за- заготовка, с белее длинным горлом. После заполнения ее веществом и удаления верхней части ампулу помещают в стакан с охладитель- охладительной смесью и через некоторое время (не сразу!) запаивают, как описано выше (защитные очки!). При сдаче ампулы с веществом преподавателю студент дол- должен снабдить ее этикеткой, в которой надо указать название и массу полученного вещества, его константы (т. кип. и показатель преломления), выход в процентах от теоретического и от указан- указанного в руководстве*, а также свою фамилию, группу и дату вы- выполнения работы (рис. 26): УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ ГЕТЕРОГЕННО- Некоторые из реакций, описанных во второй части данного руко- руководства (этерификация, гидрирование, окисление, алкилирование бензольного ядра), могут проводиться в паровой фазе в при- присутствии твердых катализаторов. Для выполнения синтезов * Обычно обозначается в виде дроби, у которой знаменатель — выход в про- процентах от теоретического, а числитель — выход в процентах от указанного в Руководстве. 51
с помощью гетерогенного катализа требуется специальная уста- установка. Она обычно состоит из двух основных частей: обогреватель- обогревательной печи с автоматической терморегуляцией и собственно катали- каталитической установки, которая в свою очередь состоит из стеклянной трубки, приспособления для подачи вещества, приемника и склян- склянки Тищенко. Каталитическая печь (рис. 27) состоит из корпуса / с крыш- крышками, наполненного термоизолирующим материалом; стальной трубки 2, на которую поверх слоя изоляции намотан нихромовый нагреватель с переменным шагом; асбестовой трубы, вставленной Рис. 27. Каталитическая печь: 1 —корпус; 2— стальная трубка; 3 — подставка; 4 — ЛАТР; 5 —сиг- —сигнальная лампочка; 6— переключатель; 7—стержень прерыва- прерывателя; 8 — кожух; 9 —контактная пластинка прерывателя; 10— ре- регулировочные гайки; /;—приемник для каталиаата; 12—ка- 12—капельная воронка; 13 — каталитическая трубка. внутрь корпуса (на рис. 27 не изображена); подставки 3, в кото- которую вмонтирован ЛАТР 4. К трубке 2 неподвижно присоединен стержень 7, заключенный в кожух 8; стержень 7 должен обладать небольшим коэффициентом теплового расширения. Левый конец стержня упирается в контактную пластинку прерывателя 9, а пра- правый — снабжен резьбой с двумя гайками 10, которые служат для регулирования температуры. Нагрев печи производится электрическим током промышленной частоты напряжением 220 В (правила обращения с приборами, находящимися над током, см. стр. 284). Печь может быть нагрета до любой постоянной температуры от 100 до 700 °С. Автоматиче- Автоматическое регулирование постоянства температуры осуществляется пре- прерывателем 9, датчиком для которого служит стальная трубка 2, которая удлиняется при повышении температуры печи. Порядок нагревания печи до определенной температуры. Перед включением печи в сеть следует поста- поставить переключатель 6 в положение «сеть» и заземлить корпус печи. Для более быстрого нагревания печи в начальный период времени ее следует подключить при помощи специального про- провода непосредственно к источнику тока. Если при подключении в сеть произойдет замыкание обогревательной цепи, должен быть 52 слышен щелчок сработавшего реле и должна включиться сигналь- сигнальная лампочка. Если же реле не сработает, надо поворачивать гайки 10 против часовой стрелки до тех пор, пока не сработает реле, после чего дополнительно повернуть их еще на два-три обо- оборота. Далее при помощи термометра или термопары, вставленной в трубку 2, надо наблюдать за повышением температуры печи. Если цепь начнет самопроизвольно размыкаться еще до того, как печь нагреется до заданной температуры, гайки 10 дополнительно поворачивают против часовой стрелки. Точность поддержания по- постоянной температуры можно значительно повысить, введя в цепь обогрева печи лабораторный автотрансформатор 4. Когда печь нагреется до температуры на 30—50°С ниже заданной, гайки 10 поворачивают по часовой стрелке до размыкания цепи (щелчок реле), обязательно отключают печь от сети и переставляют пере- переключатель 6 из положения «сеть» в положение «ЛАТР», а на са- самом «ЛАТР»е устанавливают напряжение в зависимости от за- заданной температуры: 55—65 В соответствует 200°С, 75—85 В — 300°С, 90—100 В — 400°С. После этого печь снова подключают к сети; окончательное регулирование с целью поддержания задан- заданной температуры осуществляют регулировочными гайками 10. Каталитическая установка. Собственно каталитическая установ- установка состоит в основном из следующих частей (см. рис. 27). 1. Каталитическая трубка 13, которая в зависимости от тем- температуры проводимой каталитической реакции изготовляется из кварцевого, молибденового или простого стекла. Предварительно в среднюю часть трубки помещается катализатор в виде мелких кусочков. Положение его фиксируется с обоих концов тампонами из стеклянной ваты. Катализатор насыпается так, чтобы над ним оставалось небольшое свободное пространство. Относительно печи трубка должна располагаться таким образом, чтобы слой катали- катализатора находился в середине обогреваемого участка печи. Трубка с катализатором закрепляется в трубе печи асбестовыми тампо- тампонами. 2. Капельная воронка 12, при помощи которой осуществляется подача вещества в трубку, присоединяется к вертикальному отводу трубки посредством каучуковой пробки. Вещество подает- подается в трубку почти всегда с приблизительно одинаковой скоро- скоростью— 5—8 капель в минуту. Следует учитывать, что по мере понижения уровня жидкости в капельной воронке скорость подачи реагирующего вещества постепенно убывает; поэтому кран во- воронки надо время от времени открывать все более и более полно. 3. Приемник для жидкого катализата //. В случае образова- образования легколетучих продуктов реакции приемник надо поместить в баню с охлаждающей смесью. 4. Газометр. В большинстве случаев в гетерогенных катали- каталитических реакциях наряду с реагирующим веществом необходимо пропускать газ, являющийся либо участником реакции (водород), 53
либо веществрм, уносящим пары прореагировавшего вещества из сферы реакции (азот, воздух). Газ поступает из газометра через стеклянную трубочку с каучуковой пробкой, вставленной в торец каталитической трубки. Для подачи газообразных веществ в реак- реакционную смесь, а также для предохранения получающихся ве- веществ от контакта с воздухом путем вытеснения его инертным газом в лабораторной практике ис- используются газометры. Работа с газометром. Газо- Газометр (рис. 28) состоит из сосуда 1 с двумя тубусами 6 и 7 и горловиной. Тубус 6 закрывается глухой резино- резиновой пробкой, тубус V посредством ре- резиновой пробки соединяется с краном 3. Трубка 9 лишь слегка выступает из пробки. Горловина соединена с трубкой 5 колокола 2, снабженной краном 4. Перед заполнением газометра нуж- нужным газом весь объем сосуда / за- заполняется водой. Для этого следует снять колокол 2 и при закрытом ту- тубусе 6 заполнить сосуд водой из-под крана до уровня тубуса 7. Затем, сма- смазав шлиф и открыв кран 4, поставить колокол обратно на свое место. Да- Далее следует удалить остатки воздуха из трубки 5. Для этого в колокол 2 заливают воду, открывают краны 3 а 4 и дуют в кран 3 до прекращения выделения пузырьков газа из коло- колокола. После этого газометру придают наклонное положение так, чтобы ту- тубус 7 занимал наивысшее положение. Остатки воздуха вытес- вытесняются через тубус 7 водой, поступающей из колокола через кран 4. Когда уровень воды достигнет пробки крана 3, краны 3 и 4 закрывают и проверяют газометр на герметичность. Для этого из тубуса 6 вынимают пробку (краны 3 и 4 закрыты!), и если из тубуса 6 вода не вытекает — прибор герметичен. Наполнение газометра газом может проводиться по-разному. В случае наполнения газометра водородом * заправленный водой газометр ставят в раковину, открывают пробку тубуса 6 (краны 3 и 4 должны быть закрыты!) и вводят в него трубку, идущую от электролизера. Водород, предварительно проверенный на чистоту (беззвучное воспламенение), собирается над водой в сосуде /, вы- * Водород образует с воздухом взрывоопасные смеси, поэтому работать о ним следует чрезвычайно осторожно (см. стр. 271). 64 Рис. 28. Газометр: /—сосуд: 2 —колокол; 3, 4— краны; 5—трубка колокола; 6. 7—тубусы; 8—уровень воды а йаиолнениом газометре; 9—стеклянная трубка. Водород тесняя оттуда воду через тубус 6. Газометр считается наполнен- наполненным, когда уровень воды снизится до уровня 8. При наполнении газометра азотом из баллона следует предва- предварительно отрегулировать вентиль баллона так, чтобы азот посту- поступал в газометр с оптимальной скоростью. Для этого резиновый шланг от баллона помещают сначала под воду в колоколе 2, регу- регулируют скорость поступления азога вентилем баллона так, чтобы азот поступал не слишком быстро (возможен счет пузырьков), после чего помещают шланг в тубус 6 и собирают газ, как описано выше. В случае заполнения газометра воздухом на- надо вынуть пробку из тубуса 6 и открыть кран 3. 2 Когда уровень воды дойдет до уровня 8, закрыть кран 3 и тубус 6. При использовании газа, собранного в газо- газометре, надо плотно закрыть тубус 6 резиновой пробкой, открыть кран 4 и осторожно открывать кран 3, пока' не начнется равномерное выделе- выделение газа. Колокол 2 должен быть все время за- заполнен водой. Равномерное выделение газа можно обеспечить при помощи винтового за- зажима, установленного на каучуковой трубке, которая соединяет газометр с прибором. Электролизер. В синтезах, где проводится ка- каталитическое гидрирование, участником реакции является водород (образует с воздухом взрыво- взрывоопасные смеси; правила работы см. стр. 271), который в лабораторных условиях обычно полу- получают электролитическим путем. Прибор для получения водорода представ- представляет собой батарею из двух последовательно соединенных сосудов 1 (обычно используют мер- мерные цилиндры емкостью 1 л каждый; см. рис.29). В цилиндр на корковой пробке 2 встав- вставляется сосуд 3, который может быть легко изго- изготовлен из водяной рубашки холодильника Либиха. На расстоянии 5—7 см от нижнего края сосуда 3 сделано предохранительное отверстие 7. Горловина сосуда 3 гер- герметично закрыта каучуковой пробкой 5, в которую вставлена ни- хромовая лента 4 с гофрированным нижним концом. Для прочного укрепления ленты в пробке последнюю надрезают вдоль более' чем наполовину и в образовавшейся щели плотно зажимают верх- верхний конец электрода. Снаряженную пробку помещают в горло- горловину сосуда 3 и заливают ровным слоем менделеевской замазки или пииеина. Другой электрод 6, также изготовленный из ни*, хромовой гофрированной ленты, имеет форму незавершенного кольца и укрепляется в корковой пробке 2. В отличие от пробки 4 пробка 2 не должна быть герметичной, так как через нее дол- 5S 29. Электролиз 1 — цилиндр; 2 —кор- —корковая пробка; 3 — вну» тренннй сосуд; 4—ни* хромовая лента; 5 — каучуковая пробка: 6 — электрод;. 7 —пре- —предохранительное от* верстие.
жен свободно диффундировать кислород, выделяющийся на аноде. В качестве электролита используется 30—40%-ный водный рас- раствор едкого натра, которым наполняют % общего объема ци- цилиндра. Электролизер подключается в сеть постоянного тока A20 В) в .последовательной цепи с амперметром постоянного тока на 5— 10 А (рабочая сила тока 2—4 А) и двумя реостатами. Клемма (—) источника постоянного тока подсоединяется к электроду, на- находящемуся во внутреннем сосуде 3, Необходимо предварительно проверить знаки полюсов источника постоянного тока. Для этого на маленький кусок фильтровальной бумаги наносят водный раствор хлористого натрия и спиртовый раствор фенолфталеина. К клеммам источника постоянного тока присоединяют два про- провода, включают ток и одновременно касаются свободными кон- концами проводов фильтровальной бумаги на расстоянии 1—2 см друг от друга. В точке касания провода, соединенного с отрица- отрицательным полюсом, на фильтровальной бумаге появится красная окраска. Получающийся водород перед пропусканием в газометр или каталитическую трубку проверяется на чистоту (беззвучное вос- воспламенение отобранной в пробирку пробы газа). ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ СИНТЕТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА После завершения работы по очистке вещества студент допускает- допускается к выполнению синтетических задач. Совершенно необходимо, чтобы синтетическая работа выполнялась сознательно и студент ясно понимал смысл операций, которые он должен будет произ- производить. По этой причине практическому выполнению эксперимен- экспериментальной задачи по той или иной теме должна предшествовать сдача теоретических коллоквиумов. После сдачи коллоквиума сту- студент получает от преподавателя указание, какой синтез ему пред- предстоит выполнить, и заблаговременно, накануне работы в практи- практикуме, составляет в рабочем журнале план работы и производит необходимые расчеты. В качестве рабочего журнала лучше ис- использовать тетрадь, имеющую размер конторской книги. Записи в журнале делаются чернилами, причем их следует вести только на правой странице, оставляя левую для замечаний преподава- преподавателя, вспомогательных вычислений, схем приборов и пр. Ведение черновиков журналов не допускается. План работы обычно составляется по приведенной ниже форме: Работа № Синтез (наименование синтезируемого вещества) Литературный источник (фамилия автора и название руководства) 56 (дата) Тавота начата . s Реакция основная - (уравнение реакции со стехиометрнческнми коэффициентами с указанием механизма реакции и переходных состояний; реагирующие вещества изображают структурными формулами) Реакции побочные (перечислить возможные побочные продукты, указав, по какой реакции они образуются) Исходные вещества название реагента н формула моле- молекулярный вес 2 константы (по лите- литературным данным; 3 концентра- концентрация (%) и ПЛОТНОСТЬ рас твора 4 Требуемые количества по теории в моль S в г и мл 6 но методике в моль 7 в г и мл 8 Избыток в моль 9 в % 10 В графы 2 и 3 помещаются данные, взятые из химического справочника. Они необходимы как при составлении расчетной таблицы, так и для проверки чистоты взятых для синтеза исход- исходных препаратов. Заполнение расчетной части таблицы следует на- начинать с граф 8 и 7. В том случае, если требуется пропорциональ- пропорционально уменьшить или увеличить количества веществ, указанные в ру- руководстве, надо предварительно сделать пересчет и поместить в эти графы полученные цифры. При сопоставлении мольных коли- количеств реагирующих веществ с учетом стехиометрического уравне- уравнения легко установить, какое вещество, согласно методике, берется в избытке над другим. Для вещества, которое берется в меньшем количестве, в графы 5 и 6" помещаются те же цифры, что и в графы 7 и 8, а в графах 9 и 10 делается прочерк. Для вещества, взятого в избытке, за- заполняются графы 5 и 6 с учетом стехиометрического уравнения, в графу 9 помещается разность чисел, находящихся в графах 7 и 5. Избыток одного реагента над другим, выраженный в про- процентах (графа 10), является увеличенным в сто раз частным от деления числа, находящегося в графе 9, на число в графе 5 (а не 7!). Расчет синтеза несколько усложняется, если в качестве одного из реагентов используются водные растворы неорганических S7
веществ (например, разбавленная азотная кислота в реакциях окис- окисления, разбавленные азотная и серная кислоты в реакциях нитро- нитрования и сульфирования и пр.). В этих случаях в расчетной таб- таблице появляются две дополнительные графы (см. стр. 59). Как и в рассмотренном выше случае, расчетная часть таблицы заполняется, начиная с граф 9, 10 и 8, на основании данных, при- приведенных в рекомендуемой методике. Как видно из таблицы, при нитровании бензола азотная и серная кислоты берутся в избытке; уравнение реакции в данном случае имеет вид: HNO3 + 2H2SO4 N0+ + Н30+ ¦ +н Следовательно, по теории (см. графу 5), согласно стехиомет- рическому уравнению, на 0,2 моль бензола требуется 0,2 моль 100%-ной азотной и 0,4 моль 100%-ной серной кислоты. На осно- основании этих данных заполняются графы 6 и 7. Заполнение граф // и 12, относящихся к избыточным количе- количествам реагентов, производится так же, как в предыдущем при- примере. План работы не должен быть копией рекомендуемой ме- методики. В нем подробно, по пунктам, записываются все без исклю- исключения последовательные операции, подлежащие выполнению при проведении синтеза, и даются объяснения к ним. На каждой ста- стадии работы в плане обязательно отмечаются количества исполь- используемых веществ. В конце плана приводятся взятые из справочника или из руководства константы получаемого вещества (моле- (молекулярный вес; т. кип.; т. пл.; Пд и df)- К плану прилагается схе- схематический рисунок прибора (примерные схемы приборов при- приведены в Приложении I). Составлять план работы рекомендуется не в часы работы практикума. Расчет синтеза и план работы обя- обязательно утверждаются преподавателем. Отчет о выполнении синтеза составляется студентом в лаборатории во время выполнения синтеза. Он представляет со- собой подробное описание проведения синтеза и отражает живые наблюдения экспериментатора: отмечаются изменения, происходя- происходящие в реакционной смеси при реакции, и признаки, характеризую- характеризующие течение и окончание реакции (изменение цвета, разогревание и т. п.). Если были допущены отступления от намеченного в плане хода работы, то обязательно указывают на них и на последствия, вызванные этими отступлениями от методики. Отмечают продол- продолжительность отдельных операций и стадию, на которой работа была прервана до следующего дня. Особое внимание уделяют опи- описанию способа выделения и очистки продукта реакции, обяза- обязательно указывая выход неочищенного препарата. S8 g|S данной концен- концентрации Hist s я с a u ss.* s. IP" название реагента и формул со ю со ю 0,20 15,6 5,6 4 oo 4 г и о г: в 5,5 пл. 0.08 18,2 0.28 мл 2.6 s - и о S Т г 0,05 мл 22, 0,45 40, 8 0,40 ю" —* О! О D о СО ю пл. МО ерн 59
При выделении жидкого продукта реакции указывают способ фракционирования, число выделенных фракций, интервалы их температур кипения, массовые и объемные количества, потери при перегонке, константы (температура кипения, показатель прелом- преломления) каждой фракции. При получении кристаллического вещества описывают способ его кристаллизации с указанием количества вещества до и после перекристаллизации и количество взятого растворителя. В отчет включаются и описания неудач с указанием причин. Отчет должен быть написан так, чтобы его можно было впоследствии использо- использовать для воспроизведения синтеза. Константы и выход полученного вещества приводят в конце отчета в виде таблицы: Полученное вещество Константы установлен- установленные а работе по литера- литературным данным Выход вещества от теорети- теоретического от указанного в руководстве Работа окончена Затрачено - Препарат сдан- рабочих дней Подпись преподавателя ¦ Контрольные вопросы 1. Почему нельзя допускать, чтобы дефлегматор в приборе для перегонки стоял не вертикально, а наклонно? 2. Почему при возобновлении прерванной накануне перегонки на следующий день необходимо сменить кипятильники? 3. Во время отгонки растворителя в вакууме водоструйного насоса пары его могут попасть в ртутный манометр и загрязнить, его. Как избежать этого? 4. Как предотвратить вспенивание и перебросы на первых стадиях отгонки растворителя в вакууме? 5. Почему по окончании вакуумной перегонки категорически запрещается перекрывать водоструйный насос до впуска воздуха в прибор и отключения его от насоса? 6. Какие способы ускорения кристаллизации Вам известны? 7. Опишите порядок подбора подходящего растворителя для перекристаллизации веществ, если таковой для него не известен. 8. Как отфильтровать кристаллическое вещество от концен- концентрированной соляной кислоты? 9. Какие сложности возникают при попытке отфильтровать эфирный раствор? Как их преодолеть? 10. Почему для количественного перенесения кристаллов из сосуда на фильтр используют маточный раствор, а не чистый рас- растворитель? 11. Почему для отделения твердого вещества от жидкости фильтрование с отсасыванием предпочитают обычному фильтро- фильтрованию? 12. Как выполняется промывание твердого вещества на фильт- фильтре при обычном фильтровании и при фильтровании с отсасыва- отсасыванием? 13. Как лучше отделить твердое вещество от маслообразных примесей? 14. Что такое переосаждение и в каких случаях оно приме- применяется для очистки органических веществ? 15. Как определяют температуру плавления веществ, которые плавятся вблизи точки разложения? 16. Почему при определении температуры плавления нельзя быстро повышать температуру? 17. Как определять температуру плавления легко возгоняю- возгоняющихся веществ? 18. Как определить температуру плавления бензола (+5,5°С) я диоксана (+11,8°С)? 19. Каковы источники ошибок при определении температуры плавления на шарике термометра? В каких случаях используют такой способ определения температуры плавления? 20. Какому способу очистки, возгонке или перекристаллиза- перекристаллизации и по каким причинам надо отдать предпочтение в том случае, если очищаемому веществу свойственно возгоняться? 21. Почему при выделении органического вещества из водной среды предпочитают экстрагировать его органическим раствори-¦ телем, а не отгонять воду? 22. Коэффициент распределения некоторых органических ве- веществ между водой и эфиром равен 1. Определить, сколько та- такого вещества будет извлечено из 25 мл 4%-ного водного рас- раствора одной порцией эфира, равной 75 мл, и тремя порциями' эфира по 25 мл каждая. 23. Перечислите все известные Вам способы высушивания ор- органических веществ. 24. Почему высушивание растворов прокаленными солями не рекомендуется вести при нагревании? 25. Перечислите известные|__Вам_кр_21терщ_ чистоты органиче- органического вещества. 60
ЧАСТЬ II МЕТОДИКИ СИНТЕЗОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ Список принятых сокращений Г. — Гаттерман Л., Виланд Г. Практические работы по органической химии. Пер. с нем. Под ред. В. М. Родионова. М., Госхимиздат, 1948. 516 с. Л. — Л и б Г., Ш е н и г е р В. Синтез органических препаратов из малых ко- количеств веществ. Пер. с нем. Под ред. Л. С. Эфроса. М. — Л., Госхим- Госхимиздат, 1957. 163 с. Орг. ¦ П. - Общий практикум по органической химии. Пер. с нем. Под ред. А. Н. Коста. М., «Мир», 1965. 678 с. -Прянишников Н. Д. Практикум по органической химии. М., Гос- Госхимиздат, 1952. 245 с. ПОХ. — Препаративная органическая химия. Под ред. В. Полачковой. Пер. с польск. Под ред. Н. С. Вульфсона. М., «Химия», 1964. 967 с. Р. — Родионов В. М., Богословский Б. М., Федорова А. М. Ла- Лабораторное руководство по химии промежуточных продуктов и красите- красителей. М., Госхимиздат, 1948. 212 с. СОП. — Синтезы органических препаратов. Сб. 1—12. Пер. с аигл. М., Издат* инлит, 1949—1964. Ю. — Юрьев Ю. К. Практические работы по органической химии. Вып. I—II. М., Изд. МГУ, 1964. 419 с; вып. III. M., Изд. МГУ, 1964. 251 е. В этом разделе звездочками^ отмечены названия тех веществ, спектры кото- которых рриведеиы в Приложении II jcm. стр. 368—352). РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ У АЛИФАТИЧЕСКОГО АТОМА УГЛЕРОДА ПОЛУЧЕНИЕ ПРОСТЫХ ЭФИРОВ БЕНЗИЛЭТИЛОВЫЙ ЭФИР С6Н5-СН2С1 КОН С6Н5-СН2-О-С2Н5 В круглодонную колбу емкостью 200 мл помещают 4 г КОН и 25 мл этилового спирта. Колбу снабжают обратным холодильни- холодильником и осторожно нагревают смесь до растворения щелочи (неболь- (небольшое количество КОН может остаться нерастворенным). Раствор охлаждают и прибавляют 5,8 мл хлористого бензила (хлористый бензил раздражает слизистые оболочки глаз и кожу; меры пред- предосторожности см. стр. 259). Затем осторожно нагревают смесь до начала кипения и отставляют горелку. По окончании бурной ста- стадии реакции (приблизительно через 15 мин) колбу помещают в горячую водяную баню и кипятят еще 20 мин. Реакционную смесь охлаждают в бане с холодной водой, прибавляют 50 мл ледяной воды и встряхивают до полного растворения твердого вещества. Затем прибавляют небольшими порциями 2 н. НС1 до кислой реак- реакции водного слоя по лакмусу. Полученный эфир отделяют, про- промывают водой B раза по 5 мл), сушат над плавленым СаС12 и перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 180—187°С. Выход около 4 г F0% от теоретического); «о 1, 4955. Бензодиоксан В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 11 г пирока- пирокатехина, 23,5 г 1,2-дибромэтана, 15 г безводной Na2CO3 (или К2СО3) и 10 мл свежеперегнанного в вакууме глицерина. Смесь тщатель- тщательно перемешивают (при этом образуется паста), присоединяют к колбе обратный холодильник (рис. 2 в Приложении I), помещают ее на масляную баню, нагретую до 150—160 °С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262), и вы- выдерживают при этой температуре в течение 6 ч (при перегревах 63
происходит осмоление, и выход бензодиоксана значительно снижается). Затем убирают баню, дают реакционной смеси охла- охладиться до комнатной температуры и при перемешивании добав- добавляют 40 мл воды. Полученный раствор переносят в делительную воронку и экстрагируют B раза по 30 мл) бензолом (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; меры предосторожности см. стр. 260).Экстракт высушивают над прокаленным MgSC>4,отгоняют бензол и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 8 г F0% от теоретического); т. кип. 100°С при 20 мм рт. ст.; я» 1,5524. н-Бутилэтиловый эфир «-C4H9Br + C2H6ONa —NaBr «-С4Н9-О—С2Н5 В круглодонную колбу емкостью 150 мл, снабженную двурогим форштоссом и обратным холодильником (примечание 1) с хлор- кальциевой трубкой (рис. 2 в Приложении I), помещают 60 мл абсолютного этилового спирта и через вертикальную трубку фор- штосса постепенно добавляют 3 г металлического натрия (примеча- (примечание 2). После того как весь натрий растворится, через капельную воронку добавляют 10,7 г (8,3 мл) я-бутилбромида и кипятят смесь в течение 1 ч на водяной бане. После охлаждения реакцион- реакционной массы в колбу приливают 40—50 мл воды. При этом выпав- выпавший в результате реакции бромистый натрий растворяется, а об- образовавшийся эфир всплывает. Его отделяют в делительной во- воронке, промывают 20 мл воды, высушивают над плавленым СаС12 и перегоняют из колбы Вюрца емкостью 10 мл с высоким отводом или из колбы Фаворского (рис. 7 в Приложении I), собирая фрак- фракцию с т. кип. 90—92 С. Выход около 6,5 г (80% от теоретического, считая на бромистый бутил); ri® 1,3810. Примечания. 1. Не рекомендуется проводить работу с натрием в колбе с вертикально поставленным обратным холодильником, так как в случае недоста- недостаточной герметичности пробки, соединяющей холодильник с колбой, конденси- конденсирующаяся на внешней поверхности холодильника влага может попасть в реак- реакционную смесь и осложнить протекание реакции. 2. Необходимое количество натрия отвешивают перед началом работы в стаканчике с керосином. Поверхность натрия должна быть чистой; кусочки нат- натрия отрезают скальпелем и, предварительно тщательно обтерев фильтровальной бумагой, при помощи пинцета вносят через вертикальную трубку форштосса в прибор. Правила работы с натрием см. стр. 278. Гваякол ОН • (CH3OJSO2 NaOH -он + CH3OSO,ONa В трехгорлой колбе емкостью 100 мл, снабженной мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Прило- 64 жении I), растворяют 11 г пирокатехина в 25 мл нитробензола, на- нагревают до 45°С (температура бани) и в три приема (с интерва- интервалами в 10 мин) приливают 16,5 г A2,5 мл) диметилсульфата (ядо- (ядовит; правила работы и первая помощь при отравлении см. стр. 255, 259). Затем при интенсивном перемешивании и той же темпе- температуре D5°С) добавляют 20 мл 20%-ного раствора NaOH с такой скоростью, чтобы реакционная смесь все время оставалась слабо- слабощелочной (рН 8—9 по универсальной индикаторной бумаге). По окончании реакции (около 30 мин) добавляют разбавленную H2SO4 до кислой реакции по конго, отделяют органический слои, а водный экстрагируют эфиром C раза по 10 мл). Органический слой и эфирные вытяжки объединяют, экстрагируют 2 н. раство- раствором NaOH C раза по 20 мл) и тщательно отделяют щелочной рас- раствор гваякола от органического слоя (для четкого разделения слоев иногда необходимо длительное выдерживание). В случае образования эмульсии щелочной раствор гваякола можно экстра- экстрагировать 25 мл эфира и отбросить вытяжку. Необходимо тщатель- тщательное отделение органического слоя от щелочного раствора гвая- гваякола, потому что при последующих операциях невозможно отде- отделить гваякол от нитробензола. Щелочные вытяжки подкисляют разбавленной H2SO4 и экстрагируют эфиром D раза по 20 мл), объединяют эфирный экстракт с органическим слоем и сушат над прокаленным СаС1г. Отгоняют эфир и остаток перегоняют. Выход около 8 г F5% от теоретического); т. кип. 199—201 °С при 760 мм рт. ст.; п™ 1,5415. Ди-н-бутиловый эфир 2С4Н9ОН С4Н9—О—С4Н9 В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают 50 г н-бути- лового спирта и 7 мл концентрированной серной кислоты (рис. 1 в Приложении I). Смесь тщательно перемешивают. Затем нагревают реакционную колбу на слабом пламени горелки и отгоняют с не- небольшим дефлегматором легкокипящую фракцию (т. кип. около 90°С), состоящую из спирта и воды (нижний слой). При отгонке в качестве кипятильников используют запаянные сверху стеклян- стеклянные капилляры. Когда объем дистиллята достигнет 6—8 мл, его помещают в делительную воронку и отделяют воду (нижнийслой), вливая ее в мерный цилиндр. Спирт (верхний слой) возвращают в реакционную колбу. Операцию повторяют до тех пор, пока в от- отгоне не перестанет отслаиваться вода, а реакционная смесь не приобретет слабо-желтую окраску (не доводить до сильного по- потемнения жидкости!). После охлаждения реакционную смесь пере- переносят в делительную воронку, промывают 3 н. раствором NaOH до щелочной реакции промывных вод по лакмусу, затем водой ее
B раза по 30 мл) и 30 мл насыщенного раствора СаС12, высуши^ вают над СаС12 и перегоняют (не досуха, так как эфир взрыво- взрывоопасен; правила работы см. стр. 271), собирая фракцию с т. кип. 141—144°С. Выход около 25 г E5% от теоретического)';»^0 1,3992! Диэтилацеталь ацетальдегида (ацеталь)* н* \ н + 6C2HSOH -ЗН2О ЗСН3-СН(ОС2Н5}2 сн, В круглодонную колбу емкостью 150 мл помещают 44 мл пар- альдегида, 1 мл концентрированной H2SO4 и кипятильники (не- (несколько стеклянных капилляров). Присоединяют колбу к вшсокому дефлегматору, снабженному термометром и эффективным холо- холодильником, и нагревают ее на водяной бане (рис. 1 в Приложе- Приложении I). Отгоняющийся ацетальдегид собирают в охлаждаемый ледяной водой приемник (алонж глубоко погружен в приемник). Деполимеризация заканчивается за 40—55 мин. (Ацетальдегид весьма летуч, пары его ядовиты; правила работы и'первая помощь при отравлении см. стр. 256, 259). Пока идет деполимеризация, в конической колбе емкостью 250 мл готовят раствор 8 г безводного СаС12 в 57 мл 95%-ного этилового спирта. Затем охлаждают его в бане со льдом до 5°С и прибавляют только что полученный холодный ацетальдегид (осторожно! При смешении ацетальдегида со спиртовым раство- раствором СаС]2 выделяется большое количество тепла). Колбу плотно закрывают каучуковой пробкой и, продолжая ее охлаждать, пере- перемешивают реакционную смесь, вращая колбу, в течение 10 мин, затем оставляют на ночь или на более продолжительное время (через 1—2 ч реакционная смесь в колбе разделяется на два слоя). Отделяют полученный диэтилацеталь в делительной ворон- воронке (верхний слой), промывают водой C раза по 30 мл), высуши- высушивают над прокаленным MgSO4 и перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 100—105°С (легкокипящую фракцию, перегоняющуюся при 70—100°С, отбрасывают). Выход около 30 г F0% от теорети- теоретического); п™ 1,3820. Изобутилэтиловый эфир (СН3}2СН—CH2ONa + СН3 (СН3JСН—СН2—О—С2Н5 + СН; SO2OC,H5 SO2ONa В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I), помещают 28 г сухого изобути- лового спирта и затем маленькими кусочками добавляют 3,8 г металлического натрия (правила работы с металлическим натрием см. стр. 278). По окончании реакции содержимое колбы нагревают 2,5 ч на песчаной бане при 120— 130°С (при этом часть металли- металлического натрия все еще остается непрореагировавшей). Дают реакционной смеси охладиться до 105—115 °С и при этой темпера- температуре добавляют из капельной воронки в течение 30—40 мин рас- раствор 2,9 г этилового эфира n-толуолсульфокислоты (синтез см.: Орг., 540) в 10 мл сухого изобутилового спирта. Реакция экзотер- мична, и в процессе прибавления реакционная смесь кипит. По окончании реакции содержимому колбы дают охладиться до ком- комнатной температуры и прибавляют 70 г толченого льда и 2 н. H2SO4 До слегка кислой реакции по лакмусу. Затем отгоняют по- полученный эфир с водяным паром (рис. 4 в Приложении I), отде- отделяют в делительной воронке органический (верхний) слой, промы- промывают его 30%-ной H2SO4 C раза по 5 мл), водой B раза по 10мл) и высушивают над плавленым К2СО3. Затем кипятят над металли- металлическим натрием (правила работы см. стр. 278) в колбе с обратным холодильником, снабженным хлоркальциевой трубкой (хлоркаль- циевая трубка должна свободно пропускать воздух), и перегоняют изобутилэтиловый эфир из колбы с высоким дефлегматором (рис. 1 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 78—80°С. Выход около 10 г G0%, считая на введенный в реакцию этиловый эфир л-толуолсульфокислоты); п2° 1,3740. Метиловый эфир п-крезола V0H NaOH + (CH3OJSO2 + CH3OSO2ONa Растворяют 10 г n-крезола в 50 мл 2 н. раствора NaOH в узко- узкогорлой колбе с притертой пробкой. К полученному раствору неболь- небольшими порциями с интервалом в 5 мин под тягой прибавляют 13 г диметилсульфата (диметилсульфат ядовит; правила работы и пер- первая помощь при отравлении см. стр. 255), периодически встряхивая колбу. Для окончания реакции и разложения избытка диметил- диметилсульфата смесь нагревают на водяной бане с обратным холодиль- холодильником в течение 1 ч. Отделяют в делительной воронке полученный эфир, промывают 25 мл 2 н. раствора NaOH, сушат над плавленым СаС12 и перегоняют из колбы Вюрца. Выход около 9,5 г (85% от теоретического); т. кип. 173—177°С; п2° 1,5124. Трифенилметилэтиловый эфир (С6Н5KС—С1 + С2Н5ОН -HCI (С6Н6KС-О—С2Н5 В коническую колбу емкостью 25 мл добавляют 10 мл абсолют- абсолютного этилового спирта и 2,8 г трифенилхлорметана (синтез см. 67
стр. 176) и нагревают смесь с обратным холодильником на электро- электроплитке с закрытой спиралью до прекращения выделения хлори- хлористого водорода (синтез ведут в вытяжном шкафу!). Отфильтровы- Отфильтровывают выпавщий после охлаждения трифенилметиловый эфир. Вы- Выход 2,8 г (97% от теоретического); т. пл. 83°С. Феноксиуксусная кислота C6H5ONa + ClCH2COONa С6Н5—О—СН2СООН К 3 г фенола, растворенного в 20 мл 33%-ного раствора NaOH, прибавляют 15 мл 50%-ного водного раствора хлоруксусной кис- кислоты (смесь должна иметь явно Щелочную реакцию) и нагревают на кипящей водяной бане в течение 1 ч. Затем смесь охлаждают до комнатной температуры, подкисляют 10%-ной НС1 до кислой реакции по конго и экстрагируют эфиром B раза по 10 мл). Объе- Объединенные эфирные вытяжки обрабатывают 40 мл 10%-ного рас- раствора Na2CO3 (при этом происходит выделение двуокиси углерода, поэтому операция вначале проводится в открытом сосуде и лишь потом — в делительной воронке). Эфирный слой отбрасывают, а нижний (водный) помещают в стакан емкостью 150 мл и осто- осторожно, при помешивании стеклянной палочкой подкисляют кон- концентрированной НС1 до кислой реакции по конго. Выпавшую феноксиуксусную кислоту отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре водой и высушивают на воздухе. Выход около 3,5 г (80% от теоретического); т. пл. 98"С. Аналогично из о-, м- и гс-крезолов получают соответственно о- (т. пл. 151 °С), м- (т. пл. 103 °С) и п- (т. пл. 138—-139°С) толокси- уксусные кислоты. Выходы составляют 70—80% от теоретического. Хлорметилметиловый эфир СН80Н+СН2О -НоО СН,—О—СН.С1 В трехгорлую колбу емкостью 150 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и газоподводящей трубкой (рис. 3 в При- Приложении I; капельная воронка заменена газоподводящей трубкой), помещают 17,5 г метанола и 38 г 40%-ного раствора формаль- формальдегида, охлаждают содержимое колбы до —5°С и при этой темпе- температуре пропускают через реакционную смесь в течение 2 ч сухой хлористый водород (получение см. рис. 6 в Приложении I). Выпав- Выпавшее масло отделяют в делительной воронке, а в оставшийся рас- ,твор снова в течение 2 ч пропускают сухой хлористый водород. Масло отделяют, соединяют с первой порцией, высушивают над плавленым СаС12 и подвергают дробной перегонке с высоким дефлегматором (рис. I в Приложении I). Выход около 12 г C3% от теоретического); т. кип. 55—58°С при 760 мм рт.ст., п® 1,3975. 63 Хлорметиловый эфир является лакриматором; при стоянии на воздухе гидролизуется с выделением хлористого водорода (о ра- работе с ядовитыми веществами см. стр. 259). Этиленацеталь бензальдегида B-фенилдиоксолан-1,3) НО\ <\ \ / \и + ГН -Н2° Ч=/ ХН /LH2 нох В круглодонной колбе емкостью 150 мл смешивают 19 г этилен- этиленгликоля, 25,5 г бензальдегида, 1 г гс-толуолсульфокислоты и 60 мл толуола. Присоединяют колбу к дефлегматору, снабженному тер- термометром и нисходящим холодильником (рис. 1 в Приложении I), и отгоняют на электроплитке с закрытой спиралью смесь воды и толуола до тех пор, пока температура отходящих паров не до- достигнет 110 °С. Остаток растворяют в 100 мл эфира и промывают несколько раз 2 н. раствором Ыа2СОз (до прекращения выделения пузырьков газа) и водой. Эфирный раствор сушат над MgSO4. Затем отгоняют эфир и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход 25 г F5% от теоретического); т. кип. 111 — 113 °С при 15 мм рт. ст.; п® 1,5270. Аналогично получают этиленацеталь л-бромбензальдегида C1 г л-бромбензальдегида, 10 г этиленгликоля); выход 23 г F0% от теоретического); т. кип. 129— 130°С при 7 мм рт. ст.;п%> 1,5630. Этиленкеталь циклогексанона о но. но Смесь 19 г этиленгликоля, 24,5 г циклогексанона, 75 мл бензола (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; правила ра- работы см. стр. 259) и двух капель Н3РО4 кипятят в круглодонной иолбе с водоотделителем и обратным холодильником (рис. 8 в Приложении I; колбу следует нагревать на электроплитке с за- закрытой спиралью). Кипячение продолжают до тех пор, пока в во- водоотделителе не перестанет собираться вода C—4 ч). Всего отде- отделяется около 6 мл воды. Затем смесь переносят в делительную воронку и промывают водой C раза по 15 мл). Если при этом образуется трудно разделяющаяся эмульсия, следует прибавить небольшое количество бензола. Промывные воды экстрагируют бензолом B раза по 50 мл; объем бензола может быть увеличен в зависимости от объема водоотделителя), вытяжки соединяют с основным бензольным раствором, высушивают иад прокаленным 69
К2СО3 и отгоняют бензол. Остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении1). Выход 28г (80% от теоретического); т.кип.68— 70°С при 13 мм рт. ст.; п™ 1,4600. Список рекомендуемых синтезов Аллиловый эфир гваякола: СОП., III, 499. Анизол: СОП., I, 43; Л., 104; Ю., I/II, 187; ПОХ., 354. 1-Бром-2-феноксиэтан: СОП., I, 445. Диизоамиловый эфир: Г., 162; П., 79. Диоксан: Ю., I/II, 187. Диэтилацеталь ацетальдегида: Л., 69; СОП., I, 62. Диэтиловый эфир: П., 77; ПОХ., 347. Метиловый эфир р-нафтола (неролин); ПОХ., 348; СОП., I, 45; Ю., I/II, 192. а-Монофениловый эфир глицерина: СОП., I, 280. Ортомуравьиный эфир: ПОХ., 391; СОП., I, 554. Фенетол: Р., 98; П., 81. Феноксиацетон: ПОХ., 350. я-Хлорфенетол: ПОХ., 356. Этиловый эфир р-нафтола: ПОХ., 349. Этоксиуксусная кислота: СОП., II, 607. Алкилирование нитрофенола алкилгалогенидами: СОП., III, 134. Синтез простых эфиров спиртов и фенолов с применением алкилгалогенидов или диметилсульфата: Орг., 180, 182. ПОЛУЧЕНИЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ Бутилацетат* Н3РО4/С ) -нао СН3СООН + С4Н9ОН СН3СООС4Н9 Предварительно обрабатывают 35 г активированного угля сначала 15%-ной ПЫОз, а затем концентрированной HNO3, отмы- отмывают водой до нейтральной реакции и пропитывают 60 мл Н3РО4 (плотн. 1,3 г/см3). Полученный таким способом влажный катализатор помещают в трубку из кварцевого стекла (рис. 15 в Приложении I) и про- прокаливают при 450 °С (см. стр. 52) до прекращения выделения воды (около 3 ч) при непрерывном токе азота (газометр см. стр. 54). После этого температуру печи снижают до 150—170"С и, продолжая пропускать азот через каталитическую трубку, до- добавляют из капельной воронки со скоростью 5—8 капель в ми- минуту эквимольную смесь уксусной кислоты A1 мл) и бутилового, спирта A8 мл). Полученный катализат обрабатывают 2 н. раствором Na2CO3 до полного удаления кислоты (нейтральная реакция), несколько раз нзбалтывают в делительной воронке с насыщенным раствором 70 СаСЬ C—4 раза по 8 мл) для удаления не вошедшего в реак- реакцию спирта, высушивают над безводным Na2SO4 и перегоняют с дефлегматором. Выход около 16 г G0% от теоретического); т. кип. 123—125°С при 760 мм рт. ст.; ri® 1,3950. Аналогичным путем с выходом около 70% можно получать как ацетаты (этилацетат* — т. кип. 77—78 °С, п® 1,3730; пропил- ацетат—т. кип. 101 °С, п™ 1,3845; изоамилацетат — т. кип. 140 °С, п" 1,4015), так и эфиры других кислот (этил-н-бутират— т. кип. 120°С, п® 1,4000; этилизовалерат—т. кип. 132,5°С, п® 1,3970; изобутилизовалерат — т. кип. 171 °С, ri® 1,4065 и многие другие). трет-Бутилацетат (СН3KСОН + СН3СОС1 CeH5N(CH3)a СН3СООС(СН3K В трехгорлую колбу емкостью 100 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в При- Приложении I), помещают 7,4 г грег-бутилового спирта, 12 г сухого Ы^-диметиланилина и 20 мл абсолютного эфира (эфир чрезвы- чрезвычайно легко воспламеняется, взрывоопасен; правила работы см. стр. 260). Включают мешалку и при энергичном перемешивании добавляют по каплям 7,85 г хлористого ацетила с такой ско- скоростью, чтобы эфир бурно кипел (реакционную колбу иногда при- приходится охлаждать). По окончании реакции нагревают реакцион- реакционную колбу в течение 2 ч на водяной бане и оставляют на ночь. Эфирный раствор декантируют (в колбе остается осадок гидро- гидрохлорида диметиланилина) в делительную воронку и экстрагируют небольшими порциями 2 н. H2SO4 до тех пор, пока экстракт при подщелачивании не перестанет мутнеть. Эфирный слой высуши- высушивают над прокаленным Na2SO4 и перегоняют с дефлегматором (рис. 1 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 93—98°С. Выход около 3 г G0% от теоретического); п$ 1,3830. Диацетат фурфурола (СН3СОJО \ососн3 В трехгорлую колбу емкостью 50 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Прило- Приложении I), помещают 10,2 г уксусного ангидрида и 20 мг концен- концентрированной H2SO4 (берут 1 мл раствора, приготовленного рас- растворением 200 мг концентрированной H2SO4 в 10 мл уксусного ангидрида). Смесь охлаждают до 10°С и, поддерживая эту тем- температуру, при постоянном перемешивании прибавляют из капель- 71
ной воронки 9,6 г свежеперегнанного фурфурола. Затем отстав- отставляют охлаждающую баню и дают реакционной смеси нагреться за счет теплоты реакции (приблизительно до 35 °С). После тог» как температура понизится до комнатной (около 20 мин), при- прибавляют 35 мг безводного ацетата натрия и перемешивают еще 5 мин. После этого переливают реакционную смесь в колбу Кляй- зена с дефлегматором и перегоняют в вакууме (рис. 5 в Прило- Приложении I), собирая фракцию, перегоняющуюся при 140—142°С B0 мм рт. ст.). Чтобы препарат не темнел при хранении, его под- подвергают повторной перегонке, тщательно отделяя фракцию с т. кип. ниже 140—142 °С при 20 мм рт. ст. Выход 11—12 г F0% от теоретического); т. пл. 52—53°С; закристаллизовывается при стоянии. Дибензоилвинная кислота НО—С Н—СООН | НО-гСН—СООН свн6соо—сн— +ЗС6Н6СОС1 > 6^знс° с6н5соо—сн—соон С6Н5СОО-СН-СООН В широкогорлой круглодонной колбе, снабженной обратным холодильником, смешивают 10 г (+)-винной кислоты и 30 г хло- хлористого бензоила и медленно нагревают на масляной бане до 150°С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). Выдерживают при этой температуре 2 ч, после охлаждения до комнатной температуры осадок отфильтро- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре бензолом, тщательно отфильтровывают маточный раствор и затем перекри- сталлизовывают из дихлорэтана для удаления избытка хлори- хлористого бензоила и бензойной кислоты. Все операции надо прово- проводить под тягой, так как реакционная смесь содержит избыток хлористого бензоила, обладающего сильным слезоточивым дей- действием (правила работы см. стр. 259). К полученному чистому дибензоилвинному ангидриду добав- добавляют 20 мл воды и нагревают 30 мин. Дибензоилвинная кислота собирается на дне колбы и после охлаждения закристаллизовы- закристаллизовывается. После высушивания на воздухе получают 20 г (85% of теоретического) дибензоилвинной кислоты; т. пл. 90 °С; [a]D —116° (в спирте). Препарат находит применение как реактив для расщепления рацемических оснований на оптические антиподы. 72 Диметилоксалат* НООС—СООН Н- 2СН3ОН -2Н2О С—СООСН3 Обезвоживают 10 г щавелевой кислоты (дигидрат) нагреванием в сушильном шкафу при 110°С в течение 1 ч. Полноту обезвожи-. вания проверяют взвешиванием: потеря в массе должна соста- составить 2,7—2,8 г. Полученную безводную щавелевую кислоту поме- помещают в круглодонную колбу емкостью 50 мл, добавляют 10 мл абсолютного метилового спирта и кипятят смесь с обратным хо- холодильником, снабженным хлоркальциевой трубкой (хлоркальцие- вая трубка должна свободно пропускать воздух), в течение 2 ч. Реакционную смесь в горячем состоянии переливают в колбу Вюрца емкостью 50 мл со средним отводом, снабженную воздуш- воздушным холодильником, и отгоняют фракцию с т. кип. до 120 °С. За- Затем заменяют приемник фарфоровой чашкой и собирают в нее фракцию, перегоняющуюся при 120—165°С. При охлаждении ди- дистиллят закристаллизовывается в чашке. Кристаллы отделяют от жидкой фазы на воронке с фильтрующим дном и перекристалли- зовывают из 50%-ного водного спирта. Выход 4 г D0% от тео- теоретического); т. пл. 54 °С. Диметилфумарат * нс-с" \ НС—С. о + 2сн3он %0 СН—СООСН3 ftv СНзООС—СН „ сн-соосн3 СН—COOCHj Диметилмалеат *. В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 15 г малеинового ангидрида, 100 мл метилового спирта и 0,5 мл концентрированной H2SO4. Присоединяют к колбе обрат- обратный холодильник, закрывают ее асбестом (доступ света может привести к изомеризации продукта реакции в граяс-изомер) и на- нагревают в течение 1 ч таким образом, чтобы реакционная смесь кипела не сильно, но равномерно. Затем нейтрализуют сухим Na2CO3, отгоняют спирт и перегоняют остаток в вакууме. Выход около 13 г F0% от теоретического); т. кип. 89 °С при 12 мм рт. ст.; «?? 1,4415. Диметилфумарат*. В пробирку или маленькую круглодонную колбу вносят 10 г диметилового эфира малеиновой кислоты и Ю капель 5%-ного раствора брома в четыреххлористом угле- роде, присоединяют обратный холодильник и на 15 мин помещают в стакан с кипящей водой, освещаемый лампой B50 Вт), затем реакционный сосуд охлаждают в бане со льдом, отфильтровывают на воронке Бюхнера кристаллы диметилового эфира фумаровой 73
кислоты, тщательно отжимают их на фильтре и высуши- высушивают на воздухе. Выход около 7 г G0% от теоретического);, т. пл. 102 °С. Диэтилсукцинат' СН2—СООН СН2—СООН 2С2Н6ОН СН2—СООС2Н5 СН2—СООС2Н6 В колбу Вюрца емкостью 250 мл помещают 18 г янтарной кис- кислоты, 55 мл этилового спирта, 24 мл толуола и 0,3 мл концентри- концентрированной H2SO4 (рис. 7 в Приложении I). Реакционную смесь на- нагревают на глицериновой бане и отгоняют азеотропную смесь спирта, толуола и воды, выкипающую в пределах 74—80 °С. Отгон сушат над 25 г безводного К2СО3, приливают к реакционной смеси и снова перегоняют из колбы Вюрца, пока температура отходящих паров не достигнет 80 °С. Остаток перегоняют в вакууме водо- водоструйного насоса (рис. 5 в Приложении I). Выход 23 г (87% от теоретического); т. кип. 105°С при 15 мм рт. ст.; п2° 1,4200. Диэтилоксалат НООС—СООН + 2С2Н5ОН —2Н2О С2Н5ООС—СООС2Н5 В фарфоровую чашку помещают 25,2 г кристаллической щаве- щавелевой кислоты и нагревают на сетке под тягой в течение 0,5—1 ч при непрерывном перемешивании. Обезвоженную кислоту (около- 18 г) помещают в колбу с дефлегматором (рис. 11 в Приложе- Приложении I). Во вторую колбу помещают 30—40 мл абсолютного спирта и 20 г свежепрокаленного К2СО3. Обе колбы нагревают на масля- масляных банях в течение 3—4 ч при температуре около 100 °С так,. чтобы спирт в обеих колбах спокойно кипел и объемы жидкостей оставались приблизительно постоянными. Далее прекращают на- нагревать вторую колбу, а температуру бани под колбой с дефлег- дефлегматором повышают до 110°С. После отгонки избытка спирта ди- диэтилоксалат перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Вы- Выход 24—26 г (80—90% от теоретического); т. кип. 98—100°С при 20 мм рт. ст.; п2° 1,4104. Метилбензоат С6Н5СООН + СН3ОН С6Н6СООСН3 В круглодонную колбу емкостью 200 мл помещают 12,2 г бен- бензойной кислоты, 20 мл метилового спирта (лучше абсолютного) и 2 мл концентрированной H2SO4. Смесь кипятят с обратным холо- холодильником в течение 50 мин и выливают в 75 мл холодной воды. Отделяют нижний слой метилбензоата (df 1,09), промывают его. 74 ¦один раз 30 мл 50%-ного раствора NaOH для удаления следов бензойной кислоты и затем 40 мл воды, сушат над прокаленным MgSO4 и перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход 8—9 г F0% от теоретического); т. кип. 95°С при 20 мм рт. ст.; ,20 ¦ ti% 1,5290. Метиловый эфир антраниловой кислоты СООН + СН3ОН ¦NHa H2SOi —нао СООСНз Na2CO3 H2SO4 СООСНз ¦NH, В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Приложе- Приложении I), помещают 15 г антраниловой кислоты и 20 мл метилового спирта. Смесь нагревают до 65 °С на водяной бане и при переме- перемешивании в течение 10 мин вводят из капельной воронки 17 мл концентрированной H2SO4, поддерживая ту же температуру в во- водяной бане. Нагревание и перемешивание продолжают 10 ч. Затем заменяют обратный холодильник на нисходящий и отгоняют на водяной бане избыток метилового спирта (около 10 мл); убирают баню, заменяют нисходящий холодильник обратным и к еще горя- горячей смеси очень осторожно, опасаясь вспенивания, добавляют из капельной воронки 12,5 г горячего 20%-ного раствора ЫагСОз. По охлаждении к реакционной смеси постепенно добавляют воду до растворения осадка, переносят смесь в делительную воронку и экстрагируют толуолом C раза по 50 мл). Толуольную вытяжку промывают водой до нейтральной реакции и сушат над прокален- прокаленным Na2SO4. Отгоняют толуол (рис. 5 в Приложении I) в вакууме водоструйного насоса при 40—50 мм рт. ст., для чего не полностью закрывают кран отключения установки от атмосферы. Затем уменьшают остаточное давление до 20 мм рт. ст. и перегоняют остаток, собирая фракцию с т. кип. 139—141 °С. Эту фракцию ста- ставят на 1—2 ч в баню со льдом или в холодильник. При этом все вещество закристаллизовывается. Если закристаллизовывается только часть фракции, то отделяют кристаллы декантацией и охлаждают маточник до 0°С при потираний стеклянной палочкой. Выпавший осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, соеди- соединяют его с первой порцией кристаллов и отжимают на фильтро- фильтровальной бумаге. Полученный эфир может быть перекристаллизован из этанола E мл спирта на 6 г эфира). Выход около 6 г C3% от теоретиче- теоретического); т. пл. 24—25 °С. 75
Монометилфталат .СО СО О + СНзОН ООСН3 соон В круглодонную колбу емкостью 50 мл, снабженную обратным холодильником, вносят 7,4 г фталевого ангидрида и 5 мл абсолют- абсолютного метилового спирта и кипятят смесь в течение 2 ч. Затем за- заменяют обратный холодольник на нисходящий, помещают колбу на глицериновую баню (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 260) и отгоняют избыток метанола. К остатку добавляют 3 мл сухого бензола и продолжают пере- перегонку до полного удаления метанола. Остаток фильтруют через стеклянную вату; к фильтрату приливают сначала 30 мл бензола, а затем петролейный эфир (т. кип. 40—60 °С) до общего объема 60 мл (бензол и петролейный эфир легко воспламеняются, пары бензола ядовиты; правила работы см. стр. 262). Колбу ставят на ночь в холодильник, затем отфильтровывают выпавший осадок, промывают его чистым петролейным эфиром B раза по 5 мл) и высушивают на воздухе. Выход 7,5 г (83% от теоретического); т. пл. 82—83 °С. (Октил-2)-фталат СО со + СН3СН(СН2NСН3 он СОО-СН(СН2MСН3 В конической колбе емкостью 150 мл смешивают 16,3 г сухого октанола-2, 18,5 г фталевого ангидрида, свободного от примеси фталевой кислоты (см. примечание), и 10 г пиридина, высушенного над ВаО. Смесь нагревают 1 ч на масляной бане при 120 °С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банямя см. стр. 260) с обратным холодильником, снабженным хлоркаль- циевой трубкой (хлоркальциевая трубка должна свободно про- пропускать воздух, см. стр. 287). Полученную вязкую массу раство- растворяют в равном объеме ацетона и медленно, при перемешивании добавляют к смеси 14 мл концентрированной НС1 и 15 г измель-' ченного льда. Если масло начинает выпадать, когда еще не вся кислота прибавлена, его растворяют добавлением небольшого ко- количества ацетона. Реакционную смесь выливают в колбу для пере- перегонки с водяным паром емкостью 500 мл и добавляют воду до выделения масла. Перегонку с водяным паром (рис. 4 в Прило- Приложении I) продолжают до тех пор, пока дистиллят не станет про- прозрачным. Содержимое перегонной колбы выливают в стакан. Вы- Выпавший после охлаждения осадок отфильтровывают на воронке 76 Бюхнера, промывают на фильтре холодной водой, а затем неболь- небольшими количествами спирта и эфира и высушивают на воздухе. Зыход около 25 г G5—80% от теоретического). Т. пл. 54—55°С. Аналогично получают кислые фталаты циклогексанола (выход 80% от теоретического; т. пл. 99°С) и бутанола-2 (выход 80% от теоретического; т. пл. 59—60 °С). Примечание. Технический или хранившийся продолжительное время фтале- вый ангидрид растворяют в хлороформе. Остаток, представляющий собой фтале- вуго кислоту, отбрасывают. Фталевый ангидрид выделяют, отгоняя хлороформ из колбы Вюрца на водяной бане (рис. 7 в Приложении I). п-Толилацетат" н3с он + (СН3СОJО ОСОСНз + СН3СООН В круглодонной колбе емкостью 50 мл смешивают 10 г я-крезо- ла и 12 г уксусного ангидрида. К смеси (термометр в колбе) при охлаждении ледяной водой прибавляют небольшими порциями смесь из 5 г уксусного ангидрида и 0,5 г ортофосфорной кислоты, приготовленную за 2 ч до начала синтеза. Как только реакция начнется (разогревание реакционной смеси), прибавление затравки прекращают. Реакция заканчивается за 15—20 мин. Реакционную смесь выливают в воду. Выпавшее масло отделяют, промывают 3%-ным раствором NaOH C раза но 5 мл) и водой, высушивают над плавленым СаСЬ и перегоняют (рис. 7 в Приложении I). Вы- Выход 11 г C0% от теоретического); т. кип. 210—212°С при 760 мм рт. ст.; п® 1,5000. Более чистое вещество получается при перегонке в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Т. кип. 85—86°С при 10 мм рт. ст. Аналогичным путем может быть получен бензилацетат*. Выход 50—60% от теоретического; т. кип. П0°С при 26 мм рт. ст. или 92—93 °С при 10 мм рт. ст.; п® 1,5230. Этиловый эфир п-нитробензойной кислоты O,N- -СООН + С2Н5ОН O,N оос2н» В круглодонную колбу емкостью 500 мл помещают 20 г л-ннт- робензойной кислоты, 100 мл этилового спирта и 13,5 мл концентри- концентрированной H2SO4. Полученную смесь кипятят с обратным холодиль- холодильником в течение 8 ч на водяной бане. Затем полученный раствор нейтрализуют 25%-ным водным раствором аммиака (аммиак ядо- ядовит; правила работы и первая помощь при отравлении см. стр. 250, 252) и на водяной бане отгоняют спирт. Остаток раз- разбавляют пятикратным количеством воды и выпавший осадок 77
отфильтровывают на воронке Бюхнера. Полученный эфир пере- кристаллизовывают из спирта. Выход 20 г (87% от теоретиче- теоретического); т. пл. 55 °С. Этиловый эфир пирослизевой кислоты соон + с2н5он н+ -Н2О о $~\—соос2н5 о В круглодонной колбе емкостью 250 мл смешивают 15 г пиро- пирослизевой кислоты, 30 г этилового спирта и 18 г концентрированной H2SO4. К колбе присоединяют обратный холодильник и нагревают реакционную смесь на водяной бане в течение 2,5 ч. После этого смесь подвергают перегонке с водяным паром (рис. 4 в Приложе- Приложении I) до тех пор, пока дистиллят не станет прозрачным. Затем приемник с дистиллятом охлаждают в бане со льдом, выпавшие кристаллы этилового эфира пирослизевой кислоты отфильтровы- отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают между листами филь- фильтровальной бумаги. Чистый препарат представляет собой белое кристаллическое вещество с т. пл. 34—35°С. Выход около 15 г (80—85% от теоретического). Этиловый эфир хлоруксусной кислоты С1СН2СООН + СаН5ОН -Н2О С1СН2СООС2Н5 В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают 2,5 г кон- концентрированной H2SO4, 12 г абсолютного этилового спирта и 20 г хлоруксусной кислоты. Смесь в течение 3 ч кипятят на водяной бане с обратным холодильником. По окончании нагревания при- приливают равное количество воды, отделяют в делительной воронке нижний слой (эфир), высушивают его над плавленым Na2SO4 и перегоняют из небольшой колбы с дефлегматором высотой 40 см (рис. 1 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 142—146°С. Выход 17 г F5% от теоретического); п™ 1,4230. Этилформиат НСООН + С2Н5ОН НСООС2Н5 В круглодонной колбе емкостью 100 мл смешивают 20 г 96%-ной муравьиной кислоты и 22 г этилового спирта и прибавляют 5 г безводного СаСЬ. Смесь нагревают с дефлегматором, соединенным с нисходящим холодильником, на водяной бане (рис. 1 в Прило- Приложении I); при этом этилформиат отгоняется и собирается в прием- приемнике, охлаждаемом холодной водой. Полученный эфир промывают водой, 2 н. раствором Na2CO3, затем снова водой, высушивают над 78 безводным СаСЬ и перегоняют на водяной бане из колбы с высо- высоким дефлегматором. Выход 26 г (84% от теоретического); т. кип. 55 °С, я* 1,3600. Список рекомендуемых синтезов Эфиры жирных карбоновых кислот Ацетилбензоин: СОП., I, 68. Ацетилсалициловая кислота (аспирин): Ю., Ж/1 Ж. 177; ПОХ., 380, 381. Бензилацетат*: ПОХ., 389. Бутил-м-бутмрат: СОП., I, 147. Диацстат гликоля: ПОХ., 388; Г., 160. Диметилоксалат: Ю., I/II, 178; СОП., I, 565; СОП., II, 331. Диэтиладипат: СОП., II, 578. Диэтилоксалат: П., 85; Ю., I/II, 181; ПОХ., 367; СОП., I, 562. Изоамилацетат: ПОХ., 366; Ю., I/II, 186. Монометиловый эфир янтарной кислоты: СОП., III, 459. р-Нафтилацетат: ПОХ., 383. Октаацетилсахароза: ПОХ., 379. Пентаацетилглюкоза: Ю., I/II, 184. п-Толилацетат: ПОХ., 382. Фурфурилацетат: СОП., I, 453. Этилацетат: П., 83; Л., 59; ПОХ., 365; Г., 189. Этилформиат: ПОХ, 363, 364. Этилхлорацетат: ПОХ., 367; СОП., II, 581. Получение сложных эфиров из уксусного ангидрида: Орг., 391. Получение фенациловых и гс-нитробензиловых эфиров: Орг., 185. Этерификация карбоновых кислот: Орг., 388—390. Эфиры ароматических карбоновых кислот н-Бутил-га-аминобеизоат: ПОХ., 375. Диаллилфталат: ПОХ., 384. Диэтилтерефталат: СОП., III, 447. Диэтилфталат: Ю., I/II, 182. Изоамилсалицилат: ПОХ., 374. Метилсалицилат: ПОХ, 372. Р-Нафтилбензоат (бензонафтол): Р., 99; Ю, I/II, 178. 2-Октилфталат: СОП, I, 330. Фенилбензоат: ПОХ, 386. Фенилсалицилат (салол): ПОХ, 385. гс-Хлорфенилсалицилат: СОП, III, 545. Этилбензоат: П., 84; Г, 184; Л., 61; ПОХ, 372. Этилфенилацетат: Л, 72; ПОХ, 392; СОП, I, 557. Получение кислых эфиров фталевой кислоты: Орг, 392. Получение эфиров бензойной кислоты из хлористого бензоила: Орг, 393. 79
Эфиры минеральных кислот н-Амилборат: СОП., II, 134. н-Амилннтрнт: ПОХ., 376. н-Бутилборат: СОП., II, 133. н-Бутнлннтрит: СОП., II, 131. н-Бутнлсульфнт: СОП., II, 136. н-Бутнлфосфат: СОП., II, 138. н-Бутнл-л-толуолсульфонат: СОП., II, 149. Диэтнлсульфат: Ю., I/II, 183. Диэтилфосфнт: ПОХ., 387. Изоамилнитрит: Г., 187; Ю., I/II, 183. Метилннтрат: СОП., II, 329. Метил-п-толуолсульфонат: ПОХ., 386; СОП., I, 150. Этнлнитрат: Г., 189. Этнлнитрит: Г., 188. Получение эфиров я-толуолсульфокнслоты: Орг., 540. ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИЛГАЛОГЕНИДОВ, ИХ ГИДРОЛИЗ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С СОЛЯМИ НЕКОТОРЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ кислот ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИЛГАЛОГЕНИДОВ Бромциклогексан В трехгорлую колбу (синтез ведут в вытяжном шкафу) емкостью 250 мл; снабженную мешалкой, обратным холодильником и ка- капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I; кран капельной во- воронки после проверки герметичности смазывают фосфорной кис- кислотой), помещают 25 г B6 мл) циклогексанола и 3,9 г красного фосфора (примечание 1). Охлаждая колбу холодной водой, по- постепенно в течение 1 ч при постоянном перемешивании из капель- капельной воронки прибавляют 31,5 г A0 мл) брома (бром вызывает сильные ожоги; правила работы см. стр. 255, 276). По окончании введения брома колбе дают нагреться до комнатной температуры, а затем, не прекращая перемешивания, нагревают (сначала осто- осторожно) на водяной бане в течение 3—4 ч. Полученный бромцик- бромциклогексан отгоняют с водяным паром (рис. 4 в Приложении I), в делительной воронке отделяют (нижний слой) от воды и промы- промывают концентрированной H2SO4 B раза по 5 мл; серная кислота — нижний слой). Перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 26 г G0% от теоретического); т. кип. 60—62°С при 20 мм рт. ст.; п® 1,4930 (примечание 2). Аналогичным путем могут быть получены с тем же выходом: бромистый изобутил (т. кип. 91—93 °С; п™ 1,4865); 2-бромбутан* 80 (т. кип. 90—91 °С; п® 1,4335); 1-бромпентан (т. кип. 127—129°С; ге™ 1,4445); 2-бромгексан (из гексанола-2, синтез см. стр. 142; т. кип. 144—146 °С при 750 мм рт. ст.; п® 1,4464); 5-бромнонан (из нонанола-5, синтез см. стр. 141; т. кип. 104—106°С при 13 мм рт. ст.; п® 1,4580) н многие другие первичные и вторичные алкилбромиды. Примечания. 1. Если красный фосфор увлажнен и слипается, его предвари- предварительно промывают водой и сушат в эксикаторе над серной кислотой. 2. Наряду с бромциклогексаном часто образуются заметные количества 1,2-дибромциклогексана, который легко отделяется перегонкой (т. кип. 103— 105°С при 20 мм рт. ст.; Пд 1,5420). а-Бромэтилбензол 2P + 3Br2 —> 2PBr3 3C6HS—CH—CH3 + PBr3 —)- 3C6H5—CH—CH3 + P(OHK OH Br Трехбромистый фосфор (обе стадии синтеза ведут под тягой). В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, ка- капельной воронкой и нисходящим холодильником (комбинация из приборов 3 и 19 в Приложении I; прибор должен быть собран на корковых пробках, пропитанных горячим парафином, или на шли- шлифах), помещают 6,2 г красного фосфора н 300 мл четыреххлори- стого углерода. Включают мешалку и, нагревая колбу на сетке, при энергичном перемешивании отгоняют около 100 мл четырех- хлористого углерода (удаление воды азеотропной отгонкой). За- Заменяют нисходящий холодильник на обратный, закрывают его хлоркальциевой трубкой (рис. 3 в Приложении I) и, продолжая перемешивание, добавляют постепенно из капельной воронки 16 мл брома (бром вызывает сильные ожоги; правила работы см. стр. 255, 276), предварительно высушенного встряхиванием с концентрированной H2SO4 в делительной воронке (бром — ниж- нижний слой). Приливание брома ведут таким образом, чтобы реакция не была слишком бурной (иногда к концу реакции на холодиль- холодильнике появляются желтые кристаллы пятибромистого фосфора). По окончании реакции смесь нагревают при слабом кипении в тече- течение 15 мин, заменяют обратный холодильник на нисходящий и, нагревая колбу на сетке, отгоняют около 180 мл четыреххлори- стого углерода. Остаток фильтруют через стеклянную вату в колбу Вюрца емкостью 100 мл, куда заранее помещены кипятильники — стеклянные капилляры (рис. 7 в Приложении I), отгоняют остав- оставшийся четыреххлористый углерод и перегоняют на сетке (холо- (холодильник водяной, приемник закрыт хлоркальциевой трубкой) РВг3, собирая фракцию с т. кип. 170—173 °С при 760 мм рт. ст. Выход около 40 г G5% от теоретического). 81
а-Бромэтилбензол. В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 22 г метилфенилкарбинола (синтез см. стр. 133) и 20 г. РВгз. Смесь перемешивают от руки, присоединяют к колбе обрат- обратный холодильник и после окончания экзотермической реакции нагревают 30 мин с обратным холодильником (закрыт хлоркаль- циевой трубкой). Затем к реакционной смеси добавляют 25 мл воды и перегоняют из той же колбы азеотропную смесь а-бром- этилбензола и воды. Отделяют бромид в делительной воронке (нижний слой), сушат над плавленым СаС!2 и перегоняют. Выход около 25 г G5% от теоретического); т. кип. 78—82СС при 10 мм рт. ст.; л2д0 1,5460. Аналогично из 20 г р-фенилэтилового спирта и 35 г трехбро- мистого фосфора получают E-бромэтилбензол; выход 20 г G5% от теоретического); т. кип. 92 °С при 11 мм рт. ст.; п1® 1,5525. а, у-Дихлоргидрин глицерина + 2НС1 сн2—сн—сн2 >- сн2—сн—сн2 I I I -2H2° I I I ОН ОН ОН С1 ОН С1 Смесь 17 г 90%-ного глицерина и 7 г уксусной кислоты помеща- ют в двухгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную обратным холодильником и пробкой с подводящей трубкой, доходящей до дна колбы. (Работа проводится в хорошо действующем вытяжном шкафу!) Колбу со смесью взвешивают на технических весах, на- нагревают до 105°С на бане с насыщенным раствором NaCl и, под- поддерживая эту температуру, пропускают в колбу хлористый водо- водород (получение хлористого водорода см. рис. 6 в Приложении 1) до тех пор, пока ее масса не увеличится на 15 г (взвешивание производят под тягой). Охлажденное содержимое колбы перено- переносят в стакан, прибавляют сначала 8 мл воды, а потом постепенно твердый КгСО3 (осторожно, вспенивание!) до щелочной реакции по лакмусу. Выделившийся сырой хлоргидрин отделяют в дели- делительной воронке (нижний слой!) и иерегоняют в вакууме водо- водоструйного насоса (рис. 5 в Приложении I). Первая фракция с т. кип. до 68 "С при 14 мм рт. ст. расслаивается на дихлоргидрин (нижний слой) и воду. Вторая фракция, переходящая в интервале 68—75 °С при том же давлении, состоит в основном из дихлор- гидрина глицерина. Из первой фракции отделяют в делительной воронке слой дихлоргидрнна, соединяют его со второй фракцией, высушивают над плавленым СаС12 и повторно перегоняют в ва- вакууме. Выход около 10 г E0% от теоретического); т. кип. 70—73°С при 14 мм рт. ст.; п® 1,4790. Аналогичным образом из 17 г глицерина можно получить его монохлоргидрин (З-хлорпропандиол-1,2). В этом случае пропуска- пропускание хлористого водорода проводят до привеса 6 г. При перегонке в вакууме собирают фракцию с т. кип. 133—139 °С при 18 ммрт, ст. Выход около 12 г F5% от теоретического), 62 Йодоформ СН3—СН2ОН сн,—с: ci3—с: о н ' —2HI + Na2CO3; + H20 j. —NaHCO3 —3HI CHI3 + HCOONa К раствору 20 г кристаллического Na2CO3 в 100 мл воды при- прибавляют 10 г этилового спирта и нагревают на водяной бане до 70°С (рис. 3 в Приложении I). В нагретую смесь вносят при тща- тщательном перемешивании небольшими порциями 10 г измельченного иода (раствор приобретает желто-бурую окраску, которая, однако, вскоре исчезает). После того как внесен весь иод и жидкость обесцветилась, реакционную массу оставляют (под тягой) на 4—5 ч (можно и на ночь). Выпавший осадок отфильтровывают, многократно и тщательно промывают водой на фильтре и сушат на воздухе в темном месте. Выход около 2,5 г C0% от теоретиче- теоретического, считая на взятый в реакцию иод); т. пл. 119°С (после пере- перекристаллизации из небольшого количества спирта). 1-Иодпентан с н3—с н2—с н2—с н2—с н2о н P + I2 СНз—СН2—СН2—СН2—СНД В двухгорлую колбу емкостью 100 мл, снабженную обратным холодильником, помещают 9 г н-амилового спирта и 1 г красного фосфора (см. примечание 1 на стр. 81). Колбу помещают в баню с водой A0—20°С) и постепенно через второе, не соединенное с холодильником горло колбы добавляют 12,7 г мелкорастертого иода (синтез проводят в вытяжном шкафу!) По окончании вне- внесения иода второе горло колбы закрывают глухой пробкой и реак- реакционную смесь нагревают на водяной бане при 80 °С в течение 5 ч, отгоняют полученный йодистый амил с водяным паром (рис. 4 в Приложении I), отделяют от воды в делительной воронке (нижний слой!), промывают 2 н. раствором NaOH до обесцвечи- обесцвечивания и затем — водой, высушивают над плавленым СаСЬ и пе- перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 10 г E5% от теоретического); т. кип 62°С при 20 мм рт.ст.;/*" 1,4955. Аналогично и приблизительно с теми же выходами могут быть получены: 1-иодбутан* (т. кип. 131 °С при 755 мм рт. ст.;я|? 1,5005); 2-иодбутан* (т. кип. 119—121 °С при 755 мм рт. ст.; ng 1,4945); йодистый изобутил (т. кип. 120°С при 755 мм рт. ст.; п% 1,4960); 3-иодпентан (т. кип. 146—148 °С при 755 мм р,т. ст.; п® 1,4970); 2-иодгексан (т. кип. 73°С при 23 мм рт. ст.; п® 1,4925) и многие другие алкилиодиды. S3
2-Иодпропан Р+12+Н2О СН2—СН—СНг >- СН3—CHI—CH3 он он он В двухгорлую колбу емкостью 100 мл, снабженную обратным холодильником, помещают раствор 10 г глицерина в 8 мл воды и 15 г мелкорастертого иода (синтез проводят в вытяжном шкафу!). Затем, время от времени перемешивая содержимое колбы, в нее через второе, не соединенное с холодильником горло вносят не- небольшими порциями 3 г красного фосфора, предварительно про- промытого водой н высушенного в эксикаторе над H2SO4. По оконча- окончании внесения фосфора горло колбы закрывают глухой пробкой. Когда весь фосфор прореагирует, смесь кипятят в течение 1 ч, заменяют обратный холодильник на нисходящий и отгоняют с водой образовавшийся 2-иодпропан до тех пор, пока не начнет от- отгоняться прозрачный дистиллят. 2-Иодпропан (нижний слой!) от- отделяют от воды в делительной воронке, промывают 2 н. раство- раствором Na2CO3, раствором NaHSO3 до обесцвечивания и несколько раз водой, высушивают над плавленым СаСЬ и перегоняют (рис. 1 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 89—92°С при 755 мм рт. ст. Выход около 9 г E0% от теоретического); п2® 1,5030. Хлористый аллил * СН2=СН—СН2ОН + НС1 —Н2О СН2=СН-СН2С1 В колбу Вюрца, снабженную капельной воронкой и эффектив- эффективным нисходящим холодильником (рис. 7 в Приложении I), поме- помещают 13,1 г аллилового спирта, 22,6 мл концентрированной НС1 и 0,5 г CuCl (тяга!). Из капельной воронки добавляют 4,5 мл кон- концентрированной H2SO4: 1 мл вводят сразу, а остальное количе- количество— постепенно, при нагревании на водяной бане и осторожном встряхивании. Содержимое колбы подвергают перегонке, собирая отгон, с т. кип. ниже 50*0. Хлористый аллил (лакриматор; пра- правила работы см. стр. 259) высушивают над прокаленным СаОг и перегоняют из колбы с дефлегматором. Выход около 12 г G0% от теоретического); т. кип. 43—44°С; п^0 1,4154. Хлорциклогексан * — )—ОН + НС1 —н2о В круглодонной колбе растворяют 15 г циклогексаиола в 23,5 мл концентрированной НС1 (синтез проводят в вытяжном шкафу). Раствор на холоду насыщают хлористым водородом (рис. 6 в Приложении I) и затем кипятят 2 ч в колбе с обратным холодиль- холодильником (рис. 2 в Приложении I). После кипячения верхний слой отделяют, несколько раз промывают водой, сушат над СаСЬ и перегоняют (рис. 1 в Приложении I). Выход около 12 г G0% от теоретического); т. кип. 141 °С; и™ 1,4625. В качестве побочного продукта в небольшом количестве полу- получается циклогексен (т. кип. 80—82°С; п® 1,4455). Список рекомендуемых синтезов Бромистый н-бутил: П., 56; Ю., III, 231; СОП., I, 111, 119 Бромистый втор-бутил: СОП., I, 119; СОП., II, 115. Бромистый грет-бутил: СОП., I, 119. Бромистый изоамил: Ю., III, 232; СОП., I, ПО. Бромистый изобутил: СОП.,'II, 114. Бромистый изопропил: СОП., I, 118; СОП., II, 115. Бромистый метил: Г., 138; Ю., III, 226. Бромистый н-октил: СОП., I, 112. Бромистый н-пропил: Ю., III, 232; СОП., I, 118; СОП., II, 115. Бромистый этил: Г., 136; П., 52; Ю., III, 228; Л., 49; ПОХ., 430; СОП., I, 117. а,7-Дибромгидрин глицерина: СОП., II, 183. а,у-Дихлоргидрин глицерина: СОП., I, 213. Йодистый изопропил: ПОХ., 434. Йодистый метил: Г., 139; Ю., III, 227; ПОХ., 431; СОП., II, 281, 285. Йодистый этил: Г., 138; П., 54; 10., III, 230; ПОХ., 433; Л., 50. Йодоформ: ПОХ., 188. а-Монохлоргидрин глицерина: СОП., I, 276. Хлористый н-бутил: СОП., I, 480. Хлористый втор-бутил: СОП., I, 481. Хлористый грет-бутил: СОП., I, 482. Хлористый н-пропил: СОП., I, 481. Хлороформ: ПОХ., 187. Этиленхлоргидрин: ПОХ., 433. Получение иодалканов из спирта, иода и красного фосфора: Орг., 173. Этерификация спиртов бромистоводородной кислотой (синтез- алкилбромидов): Орг., 170. ГИДРОЛИЗ АЛКИЛГАЛОГЕНИДОВ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИХ С СОЛЯМИ НЕКОТОРЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ КИСЛОТ Бензальдегид* С6Н5—СНС12 + Н2О —?НС1 С6Н, о В круглодонной колбе емкостью 100 мл с механической мешал- мешалкой (рис. 3 в Приложении I; синтез ведут в вытяжном шкафу) 84 8S
перемешивают при 30°С в течение 1,5 ч 32,2 г хлористого бензил- идена с 0,03 г химически чистого железного порошка. Затем в реакционную смесь добавляют 100 мл воды и медленно нагре- нагревают до 100°С. Когда начинается выделение хлористого водорода, нагревание прекращают и возобновляют его после того, как бур- бурная стадия реакции закончится. Нагревание проводят в течение 45—60 мин на кипящей водяной бане (правила работы с нагре- нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). Затем реак- реакционную смесь нейтрализуют 2 н. раствором №2СОз и перего- перегоняют бензальдегид с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Бензальдегид отделяют в делительной воронке, промывают рас- раствором МагСОз и водой и перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 178—180°С. Выход 10 г E0% от теоретического); п*> 1,5455. Фенилгидразон бензальдегида. Готовят реактив: к 1 мл фенйл- гидразина прибавляют 3 мл ледяной уксусной кислоты, переме- перемешивают, разбавляют 4—5 мл воды, доводя объем до 10 мл A мл такого раствора содержит 1 ммоль ацетата фенилгидразина). Для получения фенилгидразона бензальдегида к 1 мл метилового спирта прибавляют 8 капель бензальдегида и 1 мл раствора реак- реактива. Через 5—10 мин выпадают кристаллы, которые отфильтро- отфильтровывают и высушивают на воздухе. Т. пл. 158 °С. п-Бромбензальдегид Вг Н3 + 2Вг2 ftv -2НВг В г Br—С у—снвг2 \=/ ~\н В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I, трубка капельной воронки должна доходить почти до дна колбы), помещают 10 г и-бромтолуола (синтез см. стр. 198; работу ведут в вытяжном шкафу). При работающей мешалке колбу нагревают на глицериновой или масляной бане (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262) до тех пор, пока температура внутри колбы не до- достигнет 105 °С (измерение температуры проводят, остановив ме- мешалку и временно отсоединив капельную воронку). Замечают, какая при этом была температура бани, и поддерживают ее в дальнейшем. Колбу освещают электрической лампочкой (не ма- матовой; 150—250 Вт) и медленно в течение 10 мин приливают из капельной воронки 3,5 мл брома (правила работы см. стр. 276). Затем температуру бани повышают на 25°С и прибавляют в те- течение 20 мин еще 3,5 мл брома. После того как весь бром при- прибавлен, удаляют баню, заменяют капельную воронку термометром 86 (опускается почти до дна колбы) и, продолжая перемешивание, медленно повышают температуру реакционной смеси до 150°С. Дают реакционной смеси остыть и добавляют к ней 20 г из- измельченного СаСОз и 30 мл воды. Смесь тщательно перемеши- перемешивают (не вынимать колбу из-под тяги!) и осторожно, при пере- перемешивании нагревают на водяной бане (термометр предвари- предварительно удаляют и закрывают отверстие глухой пробкой). Как только закончится бурное выделение бромистого водорода, уда- удаляют водяную баню и продолжают нагревание реакционной смесн горелкой иа сетке в течение 6—7 ч (на этой стадии гидролиз можно прерывать). Затем переносят реакционную смесь в колбу для перегонки с водяным паром (рис. 4 в Приложении I; трубка для подачи водяного пара должна доходить до дна колбы) и пе- перегоняют в быстром токе водяного пара, собирая около 200 мл дистиллята. Закристаллизовавшийся после охлаждения я-бром- бензальдегид отфильтровывают и сушат в эксикаторе над прока- прокаленным СаС12. Выход около 6 г F0% от теоретического); т. пл. 55—57 °С. Аналогичным путем из соответствующих галогентолуолов могут быть получены: n-фторбензальдегид (выход 70%; т. кип. 174 °С; п™ 1,5215), л-фторбензальдегид (выход 55%; т. кип. 77 °С при 20 мм рт. ст.; п® 1,5180), и-хлорбензальдегид * (выход 60%; т. кип. 80°С при 5 мм рт. ст.; т. пл. 47°С) и другие фтор-, хлор- и бромзамещенные бензальдегиды. Дибензилсульфид * 2С6Н6—СН2С1 + Na2S —2NaCI б—СН2—S—СН2— В трехгорлой колбе емкостью 250 мл с мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I) нагревают до кипения 50 мл этилового спирта и постепенно вносят, снимая по мере на- надобности капельную воронку, 48 г кристаллического Na2S-9H2O (работу проводят в вытяжном шкафу). Каждая порция сульфида добавляется только после растворения предыдущей. Тотчас же по окончании прибавления всего сульфида натрия к кипящему рас- раствору начинают постепенно прибавлять из капельной воронки 20 г хлористого бензила с такой скоростью, чтобы кипение было интен- интенсивным. Если после растворения сульфида натрия дать раствору остыть, не прибавляя галогенпроизводное, то он выпадает в виде крупных кристаллов, для растворения которых требуется дополни- дополнительное количество спирта. Смесь кипятят 6 ч с обратным холодильником и при переме- перемешивании выливают в 3 л ледяной воды (при этом на дне реак- реакционной колбы остается некоторое количество элементарной серы). Выделяется желтовато-коричневый осадок дибензилсульфида, ко- который промывают водой и сушат на воздухе. Выход около 15 г 87
(90% от теоретического); т. пл. 47°С. Препарат может быть очи- очищен перекристаллизацией из н-бутилового спирта; после очистки т. пл. 51 °С. Диэтиловый эфир тиодиуксусной кислоты 2С1СН2СООС2Н5 + Na2S —2NaCl С2Н5ООС—СН2—S—СН2—СООС2Нв В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой н обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; одно горло за- закрыто глухой пробкой), помещают раствор 24,8 г этилового эфира хлоруксусной кислоты (синтез см. стр. 78) в 125 мл ацетона (аце- (ацетон легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260) и, время от времени открывая глухую пробку, добавляют небольшими порциями при энергичном перемешивании 32 г кристаллического Na2S-9H2O. Реакционную смесь слегка нагревают для иницииро- инициирования реакции. Когда реакция начнется (ацетон закипает; колба не остывает после прекращения обогрева), нагревание тотчас же прекращают и продолжают перемешивание при комнатной тем- температуре в течение 3 ч. Затем отфильтровывают на воронке Бюх- нера выпавший осадок NaCl и тщательно отжимают его на филь- фильтре. Фильтрат оранжевого цвета помещают в делительную во- воронку и отделяют ацетоновый (верхний) слой. Водный слой экстрагируют 25 мл эфира, присоединяют эфирную вытяжку к ацетоновому слою и высушивают над прокаленным MgSO4. Растворители отгоняют на водяной бане (см. стр. 260), остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 12 г E5% от теоретического); представляет собой бесцветную жид- жидкость с неприятным запахом; т. кип. 135—137°С при 12 мм рт. ст • «20° 1,4650. 2-Нитропропан * 2СН3-СН—CH3 + 2AgNO2 СН3-СН-СН3 + СН3-СН-СН, NO2 О—N=O Нитрит серебра. В коническую колбу емкостью 250 мл помещают раствор 11,4 г NaNO2 в 40 мл дистиллированной воды и к нему постепенно при энергичном перемешивании от руки прибавляют раствор 25,5 г AgNO3 в 75 мл дистиллированной воды. Реакцион- Реакционную смесь оставляют стоять в течение 1 ч в темном месте. Затем отфильтровывают желтый осадок на воронке Бюхнера, суспенди- суспендируют в 40 мл дистиллированной воды и снова отфильтровывают. Промывание повторяют еще два раза, отжимают осадок на фильтре и сушат до постоянной массы в вакуум-эксикаторе над гранулированным КОН. Выход около 19 г (85% от теорети- теоретического). 88 2-Нитропропан. Тщательно смешивают 19 г AgNO2 с 60 г чи- чистого мелкого песка (обычный песок измельчают и промывают кипятком) и помещают смесь в двухгорлую колбу емкостью 150 мл, снабженную капельной воронкой и обратным холодильни- холодильником. Затем постепенно добавляют из капельной воронки 21,5 г 2-иодпропана (синтез см. стр. 84) с такой скоростью, чтобы реак- реакционная смесь все время слабо кипела (реакция идет с саморазо- саморазогреванием: наружного охлаждения не применяют). Для доведения реакции до конца смесь нагревают на водяной бане в течение 30 мин. Затем отставляют баню, дают колбе остыть, заменяют обратный холодильник на нисходящий и отгоняют на водяной бане изопропилнитрит. Выход 3 г B7% от теоретического); т. кип. 45°С при 760 мм рт. ст. Удалив водяную баню и насухо вытерев реакционную колбу, нагревают ее на голом пламени для отгонки 2-нитропропана (дистиллят темно-бурого цвета). Полученную фракцию переносят в колбу Фаворского емкостью 15—25 мл с высоким дефлегмато- дефлегматором и вторично перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 115—П8°С. Выход 2-нитропропана около 3,5 г C0% от теоретического); п™ 1,3945. Список рекомендуемых синтезов Альдегидофталевая кислота: СОП., III, 21. Бензальдегид: П., 75 Бензиловый спирт: Ю., I/II, 196; ПОХ., 556. л-Бромбензальдегид: СОП., II, 105. 1,4-Динитробутан: СОП., VI, 31. Метиловый эфир циануксусной кислоты: ПОХ., 445. Нитрометан: Г., 197; П., 114; Л., 74; ПОХ 449; Орг. 195; СОП., I, 303. 1-Нитрооктан: СОП., X, 58. Терефталевый альдегид: СОП., III, 397. Тетрагидротиофен: СОП., VIII, 55. Р-Тиодигликоль: СОП., II, 453. л-Хлорбензальдегид: СОП., II, 554. Цианистый аллил: СОП., I, 500; СОП., I, 139. Цианистый бензил: Л., 58; Г., 179; ПОХ., 447; СОП., I, 502. Этиленгликоль: П., 74. Этиленциангидрин: ПОХ., 444; СОП., I, 531. Этиловый эфир циануксусной кислоты: СОП., I, 560; ПОХ., 369. Гидролиз бензальгалогенидов концентрированной серной кис- кислотой: Орг., 178. Получение нитрилов из алкилгалогенидов: Орг., 197. Получение нитроалканов путем нуклеофильного замещения! Орг., 195. Получение симметричных сульфидов: Орг., 189. 8»
АМИНИРОВАНИЕ а-Аминомасляная кислота СН3—СН2—СН—СООН Вг NH3 —НВг СН3—СН2—СН—СООН NH2 В круглодонную трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабжен- снабженную термометром, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 20 мл 25%-ного водного раствора аммиака (аммиак ядовит; меры предосторожности и пер- первая помощь при отравлении см. стр. 252), 10 мл воды и 44 г (NH4JCO3. Раствор нагревают на водяной бане до 55—58°С, за- затем выдерживают 30 мин при комнатной температуре и добав- добавляют по каплям 8,4 г а-броммасляной кислоты (синтез см.: Ю., III, 235) и нагревают 5 ч при 60 °С и 1 ч при 80°С. Содержимое колбы переливают в фарфоровую чашку и нагревают до тех пор, пока температура оставшегося в чашке раствора не поднимется до 112°С. К полученному таким образом концентрированному раствору приливают 8 мл воды, немного охлаждают, добавляют 0,5 г активированного угля и через некоторое время фильтруют в коническую колбу емкостью 100 мл. К еще теплому фильтрату приливают 70 мл метанола и оставляют на ночь в холодильнике. Выпавшую аминокислоту отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают метанолом и высушивают в сушильном шкафу при П0°С. Выход 1,5 г C0% от теоретического); т. пл. 285°С (с разл.; в блоке). Полученную аминокислоту характеризуют величиной Rf хрома- тографированием на бумаге (см. стр. 36, Rf « 0,33). Аналогично из хлоруксусной кислоты получают гликокол, из а-бромвалериановой — а-аминовалериановую кислоту, из а-бром- изокапроновой кислоты — лейцин. Выходы составляют 30—40% от теоретического. Бензанилид* + NH2OH РС15; Н2О €6Н6—С—С6Н5 „ „ > С6Н5-С—С6Н5 *- С6Н5—С—NH—С6Н5 о1 —н2о NOH о1 Оксим беизофеноиа. К раствору 5,4 г бензофенона и 6 г гидро- длорнда гидроксиламина в 75 мл этилового спирта, помещенному в круглодонную колбу емкостью 500 мл, добавляют раствор 10 г NaOH в 50 мл воды. Присоединяют к колбе обратный холодиль- холодильник и осторожно кипятят в течение 40 мин. Затем отсоединяют обратный холодильник, приливают 300 мл холодной воды и от- отфильтровывают не вступивший в реакцию бензофенон. К фильтрату добавляют несколько кусочков льда и подкисляют его 2 н. H2SO4. «0 Выпавший окснм бензофенона отфильтровывают, тщательно отжи- отжимают на фильтре и высушивают в сушильном шкафу при 70— 80°С. Выход около 5 г (80% от теоретического); т. пл. 135°С. Он может быть использован без дальнейшей очистки; в случае необ- необходимости может быть перекристаллизован из этилового спирта; т. пл. после перекристаллизации 141 °С. Бензанилид. Очень быстро отвешивают 5 г РС15 (тяга!) в не- небольшую колбочку и плотно закрывают ее пробкой (лучше при- притертой). Затем в маленькой колбочке растворяют 4 г оксима бен- бензофенона в 50 мл абсолютного этилового эфнра, охлаждают рас- раствор в бане со льдом и добавляют около 1 г РСЬ. По окончании бурной стадии реакции добавляют следующую небольшую пор- порцию. Когда весь РС15 будет прибавлен, реакционную смесь пере- перемешивают стеклянной палочкой, испаряют большую часть эфира на роторном испарителе и выливают остаток в стакан на неболь- небольшое количество колотого льда. Растирают под водой комки выпав- выпавшего вещества, отфильтровывают его на воронке Бюхнера, про- промывают на фильтре водой и перекристаллизовывают из спирта. Выход около 2 г E0% от теоретического); т. пл. 161 °С. Бензиламин О CH2NH2 N-Бензилфталимид. В ступке тщательно растирают смесь 16,6 г безводного КгСО3 (высушивается до постоянной массы в сушиль- сушильном шкафу при 120°С) и 29,4 г фталимида. Смесь помещают в круглодонную колбу емкостью 250 мл, добавляют туда же 50,5 г хлористого бензила (лакриматор; правила работы см. стр. 250) и нагревают с обратным холодильником на масляной бане в течение 3 ч при 190°С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). По окончании нагре- нагревания отгоняют из той же еще не остывшей колбы с водяным паром (рис. 4 в Приложении I) избыток хлористого бензила (около 25 г). Когда в перегонной колбе начнет кристаллизоваться 91
бензилфталимид, перегонку прекращают и быстро охлаждают колбу, энергично перемешивая ее содержимое. Осадок отфильтро- отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно промывают водой на фильтре и возможно лучше отжимают стеклянной пробкой. Затем, не снимая с фильтра, промывают 40 мл 60%-ного этилового спирта и снова отжимают. Выход около 35 г G5% от теоретиче- теоретического); т. пл. 100—110 °С. После перекристаллизации из спирта получают около 28 г препарата с т. пл. 113—П4°С. Бензиламин. В круглодонную колбу емкостью 250 мл поме- помещают 23,7 г бензилфталимида, 100 мл 95%-ного этилового спирта и 6 г 85%-ного гидразингидрата (см. примечание) и кипятят смесь в течение 2 ч с обратным холодильником (рис. 2 в Прило- Приложении I). После охлаждения добавляют к реакционной смеси концентрированную соляную кислоту до сильнокислой реакции по конго (около 10 мл; большой избыток кислоты вреден). Осадок фталоилгидразида отфильтровывают на воронке Бюхнера и про- промывают на фильтре 95%-ным этиловым спиртом D раза по 10 мл). Фильтрат и промывную жидкость соединяют и упаривают на роторном испарителе (см. стр. 46) до объема 30—35 мл. Если при этом выпадает нерастворимый осадок, его отфильтровывают, после чего растворитель полностью отгоняют в вакууме. Остаток добавляют при перемешивании к 15 мл холодного 40%-ного рас- раствора NaOH, насыщают раствор К2СО3, отделяют на делительной воронке верхний слой амина, сушат его над плавленым NaOH и перегоняют из колбы Вюрца с высоким отводом, снабженной воз- воздушным холодильником. Выход около 5 г E0% от теоретиче- теоретического); т. кип. 182—186 °С при 755 мм рт.ст.; п® 1,5400. Примечание. Для получения 85%-ного гидразингидрата водный раствор гид- гидразингидрата смешивают с двойным объемом ксилола, отгоняют при 99 °С азео- тропную смесь ксилола и воды и перегоняют остаток при 118—119°С. N-Бензилацетамид CH3CONH2 + С6Н5СН:С1 —>> СНз'ССШН—СН2С6Н5 В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают смесь 6,3 г хлористого бензила (лакриматор; правила работы см. стр. 259) и 12 г ацетамида, присоединяют к колбе обратный холодильник и нагревают на силиконовой бане (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262) при 200 °С (термометр в бане) в течение 3 ч. Реакционную смесь после охлаждения пе- переносят в стакан и обрабатывают 30 мл 2 н. раствора №гСО3 (колбу споласкивают этим же раствором) и затем экстрагируют эфиром B раза по 25 мл). Эфирный раствор сушат над прока- прокаленным MgSO4. Остаток после отгонки эфира перегоняют в ва- вакууме масляного насоса (рис. 5 в Приложении I), применяя воз- воздушный холодильник; собирают фракцию с т. кип. 132—134 °С при 1 мм рт. ст. Дистиллят сразу же закристаллизовывается. Выход около 3 г D0% от теоретического); т. пл. 58—60°С. 92 н-Бутиламин СНз—СН2—СН2—CH2Br + NH3 —нвг з—СН2—СН2—CH2NHj В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, об- обратным холодильником и газоподводящей трубкой (рис. 3 в При- Приложении I; капельная воронка заменена газоподводящей трубкой), помещают 400 мл 90%-ного этилового спирта (синтез проводят в вытяжном шкафу) и пропускают при перемешивании аммиак (рис. 6 в Приложении I; аммиак ядовит; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 252) до привеса в 15 г. Затем быстро приливают через обратный холодильник 3,5 г пе- перегнанного 1-бромбутана и, пропуская через реакционную смесь медленный ток аммиака (см. выше), постепенно добавляют из капельной воронки через обратный холодильник 71,5 г 1-бром- 1-бромбутана (приблизительно в течение 4 ч) и оставляют реакцион- реакционную смесь на два дня. Отгоняют 200 мл этанола и после ох- охлаждения реакционной смеси отфильтровывают выпавший осадок бромида аммония. Вновь отгоняют 200 мл этанола и отфильтро- отфильтровывают выпавший после охлаждения бромид аммония. К остав- оставшемуся в колбе раствору (около 50 мл) добавляют 50 мл воды н удаляют последние следы этанола отгонкой. В случае необхо- необходимости эту операцию повторяют, пока весь этанол не будет ото- отогнан. К охлажденному остатку добавляют холодный раствор 12 г NaOH в 30 мл воды и отгоняют до тех пор, пока не перестанут переходить пары легкокипящего вещества. Дистиллят высушивают над плавленым КОН (или NaOH). Остаток после отгонки (крас- (красного цвета) охлаждают; отделяют в делительной воронке слой амина и соединяют его с дистиллятом. Высушенный амин подвер- подвергают дробной перегонке с высоким дефлегматором, собирая фрак- фракцию с т. кип. 76,5°С при 747 мм рт.ст. Выход около 9 г D5% от теоретического); п® 1,4010. Дизтилбензиламин СвН6СН2С1 + HN(C2H5J С6Н6СН2—N(C2H5J Смесь 12,5 г A2,4 мл) хлористого бензила (лакриматор; правила работы см. стр. 259), 25 г C5 мл) диэтиламина и 10 г мелкораз- мелкораздробленного К2СО3 кипятят 3 ч на водяной бане в колбе емко- емкостью 250 мл с,обратным холодильником. Избыток диэтиламина отгоняют на кипящей водяной бане (рис. 1 в Приложении I), к остатку прибавляют 100 мл воды и перемешивают до растворе- растворения минеральных солей. Диэтилбензиламин извлекают 30 мл бен- бензола и высушивают над прокаленным К2СО3. Бензол отгоняют на водяной бане, а остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в При- Приложении I). Выход около 14 г (80% от теоретического); т. кип. 93
91—Э2°С при 13 мм рт. ст. или 103—104°С при 24 мм рт. ст.; п*> 1,4960. Для характеристики полученного вещества небольшую часть его переводят в пикрат, прибавляя насыщенный спиртовой рас- раствор пикриновой кислоты к спиртовому раствору амина. При стоя- стоянии из этого раствора постепенно выделяется пикрат в виде жел- желтых кристаллов. Избыток амина нежелателен, так как сильно по- повышает растворимость пикрата. Пикрат перекристаллизовывают из спирта; т. пл. 121—122 °С. N-Метилацетанилид C6H6NH2 + (СН3СОJО —> C6H5NHCOCH3 С6Н6—N—СОСНз СН3 Ацетанилид*. В круглодонную колбу емкостью 100 мл, снаб- снабженную механической мешалкой (рис. 3 в Приложении I), поме- помещают 9,3 г анилина и 30 мл воды и, энергично перемешивая, доби- добиваются получения возможно более тонкой эмульсии. Продолжая перемешивание, быстро добавляют 11 г уксусного ангидрида. Ре- Реакционная смесь разогревается и вскоре превращается в густую пасту. Ее охлаждают в ледяной воде и отфильтровывают ацетани- ацетанилид. После промывания на фильтре небольшим количеством холод- холодной воды препарат отжимают и высушивают на воздухе. Выход около 8,5 г F3% от теоретического); т. пл. 114°С. Аналогично может быть получен N-ацет-о-толуидид; выход 90% от теоретического; т. пл. 110°С. N-Метилацетанилид. В круглодонной колбе емкостью 250 мл растворяют при нагревании на электроплитке с закрытой спира- спиралью 3,8 г ацетанилида в 100 мл ацетона (ацетон легко воспламе- воспламеняется; правила работы см. стр. 260). К полученному раствору добавляют 6 г растертого в порошок КОН (при измельчении КОН обязательно надевать защитные очки и резиновые перчатки; см. также стр. 268). Колбу снабжают обратным холодильником, на- нагревают смесь до кипения, добавляют через обратный холодиль- холодильник раствор 6 г йодистого метила в 15 мл ацетона и кипятят в течение 15 мин. Раствор фильтруют, от фильтрата отгоняют 50 мл ацетона (на электроплитке с закрытой спиралью) и разбав- разбавляют остаток равным объемом воды. Охлаждают в бане с ледя- ледяной водой, отфильтровывают выпавшие кристаллы, промывают их на фильтре охлажденным водным A:1) ацетоном и высушивают на воздухе. Выход 3,3 г (80% от теоретического); т. пл. 99—- 100 °С. Аналогично может быть получен N-метил-п-нитроацетанилид из и-нитроацетанилида (синтез см.: Ю., III, 74). В этом случае реакционную смесь после прибавления метилирующего агента ки- кипятят в течение 1 мин; выход 80% от теоретического; т. пл. 153—> 154 °С. 94 N-p-Оксиэтиланилин C6H6NH2 + Н2С СН2 \ / О С6Н6—NH—СН2—СН2ОН В круглодонную колбу емкостью 100 мл с газоподводящей и от- отводной трубками (см. правую часть рис. 6 в Приложении I) по- помещают 28 г свежеперегнанного анилина и 5 мл воды. В эту смесь пропускают в течение 30 мин ровный ток 6,6 г окиси эти- этилена (тяга! Окись этилена ядовита; правила работы см. стр. 256). Для этого колбу с жидкой окисью этилена, соединенную с газо- газоподводящей трубкой, помещают в стакан с охлажденной до 14— 15 °С водой. Реакция начинается при комнатной температуре и идет с выделением тепла, к концу опыта температура повышается до 60—70°С. После окончания введения окиси этилена отделяют в делительной воронке воду и отгоняют остатки воды и не вошед- вошедший в реакцию анилин (около 15 г). Остаток перегоняют в ва- вакууме (рис. 5 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 174— 176 °С при 19 мм рт. ст. Выход около 13 г G0% от теоретиче- теоретического, считая на вступивший в реакцию анилин) ;я^ 1,5760 (после повторной перегонки). Вышекипящнй остаток содержит М,М-бис(C-оксиэтил) анилин (при эквимольном соотношении реагентов моно- и бис-(оксиэтил)- анилины образуются в равных количествах). Фурфурилдиэтиламин HN(C2H6J + НСООН \ н -С02; —Н20 CH2-N(C2H5J В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Прило- Приложении I), помещают 27 г 85%-ной муравьиной кислоты и при охлаждении в течение 2,5—3 ч прибавляют 36,5 г диэтиламииа. Прибавление диэтиламина вызывает энергичную реакцию, поэтому вначале следует вводить его медленно. Затем от реакционной смеси (заменив обратный холодильник трубочкой с нисходящим холодильником) отгоняют жидкость, перегоняющуюся до 135°С. После охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры присоединяют обратный холодильник и приливают 9,6 г свежепе- свежеперегнанного фурфурола. Реакционную смесь нагревают в течение 4—6 ч на масляной бане при 165—170°С (правила работы с на- нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262), затем охлаждают до комнатной температуры и приливают 100 мл воды. Жидкость сливают в колбу емкостью 1 л, прибавляют при охлаж- охлаждении водой небольшими порциями 25 г твердого NaOH и 95
перегоняют реакционную смесь с водяным паром (рис. 4 в Прило- Приложении I). После отгонки не менее 250 мл жидкости перегонку прекра- прекращают и отгон сильно подщелачивают растворением в нем едкого натра (около 25—30 г едкого натра) до полного расслоения. Верхний слой отделяют, а водный экстрагируют эфиром C раза по 50 мл). Основной продукт реакции, объединенный с эфирными вытяжками, высушивают над NaOH. После отгонки эфира остаток перегоняют, собирая фракцию, выкипающую в интервале 165— 173°С; при повторной разгонке собирают фракцию с т. кип. 169— 172°С. Выход около 10 г F5% от теоретического, считая на фур- фурфурол); п® 1,4630. N-Этиланилин C6H5NH—CjIVHBr NaOH —HBr C6H5NH—C2H5 Смесь 47 г анилина и 60 г этилбромида нагревают 2,5 ч в колбе емкостью 150 мл с обратным холодильником на водяной бане. Затем убирают обратный холодильник и, продолжая нагревание в открытом сосуде (тяга!), отгоняют этилбромид из почти пол- полностью закристаллизовавшегося продукта реакции. Остаток рас- растворяют в 100 мл воды, прибавляют 200 г измельченного льда, 60 мл концентрированной НС1 и понемногу — раствор 35 г NaNO2 в 100 мл воды. При этом побочные продукты — соль третичного амина и соль четвертичного аммониевого основания — остаются в растворе, а N-этиланилин превращается в N-нитрозопроизвод- ное, не обладающее основными свойствами и выделяющееся в виде масла. Это масло немедленно экстрагируют эфиром (пере- (перечисленные выше соли при этом остаются в водном растворе). N-Нитрозопроизводное, полученное после отгонки эфира (эфирные вытяжки не высушивают), превращают в N-этиланилин обработ- обработкой 60 г гранулированного цинка и 100 мл концентрированной НС1, которая вносится порциями по 10 мл (сначала при охлажде- охлаждении). Реакцию заканчивают, нагревая реакционную смесь в тече- течение 15 мин на водяной бане. Для выделения свободного амина в реакционную смесь добавляют концентрированный раствор NaOH до сильнощелочной реакции и перегоняют этиланилин из колбы емкостью 1 л с водяным паром (рис. 4 в Приложении I) до тех пор, пока отгон не станет совсем прозрачным. На каждые 50 мл дистиллята прибавляют 10 г мелкого порошка NaCl и эк- экстрагируют эфиром B раза по 125 мл). Эфирную вытяжку высу- высушивают над плавленым едким натром. Отгоняют эфир, всыпают в колбу с полученным в остатке N-этиланилином небольшое коли- количество (около 1 г) цинковой пыли и перегоняют из колбы Вюрца с холодильником (рис. 7 в Приложении I). Выход около 18 г C0% от теоретического); т. кип. 205—209°С; п™ 1,5560. 96 Список рекомендуемых синтезов Получение ампносоедине ний с помощью реакций нуклсофильного замещения Амид фумаровой кислоты: СОП., IV, 364. а-Аминоуксусная кислота (гликокол): П., 152; Ю., I/1I, 205; ПОХ., 409; СОП., 1, 167. Ацетамид: П., 154: Ю„ I/II, 203. Ацетанилид: П., 87; Р., 100; ПОХ., 397. Ацетилглицин: СОП., II, 69. Ацетотолупдид: СОП., I, 102. Бензамид: П., 157; Ю., I/II, 204. Бензанилид: ПОХ, 399; СОП., I, 80. Бензиламин: ПОХ, 441. N-Бензилфталимид: СОП, II, 84. Бензоилпиперидин: СОП, I, 92. трег-Бутилмочевина: СОП, IV, 105. Бутирамид: П, 156. Гиппуровая кислота: Л, 68; Ю, I/II, 204; СОП, 11, 158. Р-Диэтиламиноэтиловый спирт: СОП, II, 248. Диэтиланилин: ПОХ, 410; Ю, I/II, 194. Изобутирамид: СОП, III, 24. Метиламин: СОП, I, 249. Сукцитшид: СОП, II, 439. Триметиламин, гидрохлорид: ПОХ, 418. Фенацетин: ПОХ, 401, 402. Фениламиноуксусная кислота: Ю, I/II, 208. Фенилбензиламин (бензиланшшн): СОП, I, 85. N-Фенилимид малеиновой кислоты: СОП, XII, 161. Форманилид: Р, 101. Фталимид: Л, 71, Р, 76; ПОХ, 745. Этилдициклогексиламин: Орг., 187. Этилендиамин: П, 150. Получение а-амннокислот из а-галогенокислот жирного ряда; Орг., 188. Получение амнносоедпнении с помощью перегруппировок Антраниловая кислота: Р, 76; Ю, I/II, 202; ПОХ, 745. Ацетилметилмочевина: СОП, II, 374. Бензиламин: ПОХ, 828. Бензанилид: Л, 131. е-Бензоиламинокапромовая кислота: СОП, 11, 90. е-Капролактам: СОП, II, 304. Метиламин, гидрохлорид: Г, 193; П, 149; Л, 63; ПОХ., 744. 97
РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. СИНТЕЗЫ С ПОМОЩЬЮ АЦЕТОУКСУСНОГО И МАЛОНОВОГО ЭФИРОВ РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ С УЧАСТИЕМ АЛЬДЕГИДОВ И КЕТОНОВ Бензилиденацетофенон (халкон) * о 5-С^ + СНз—СО-СвН5 ¦ ——»¦ С6Н5—CH=CH-CO-C6HS \„ —H2U В погруженный в баню со льдом стакан емкостью 250 мл, снабженный мешалкой и термометром (рис. 16 в Приложении I), помещают раствор 2,18 г NaOH в смеси 19,6 г воды и 10 г A2,25 мл) 95%-ного этилового спирта. В щелочной раствор до- добавляют 5,2 г свежеперегнашюго ацетофенона, охлаждают до 5 °С и сразу добавляют 5 г бензальдегида. Во время реакции темпера- температуру смеси поддерживают строго в интервале 15—30 °С и смесь перемешивают очень энергично (см. примечание). Через 2—3 ч смесь загустевает, и размешивание делается невозможным. Тогда вынимают мешалку и оставляют смесь на холоду на 8 ч (можно на ночь). Затем охлаждают реакционную смесь льдо'м с солью, отфильтровывают на воронке Бюхнера в холодном состоянии вы- выпавший бензилиденацетофенон, промывают его на фильтре 3 мл охлажденного до 0°С этанола и высушивают на воздухе до по- постоянной массы. Выход около 8 г (90% от теоретического); т. пл. 50—54СС. После перекристаллизации из 95%-пого этанола D г на 1 г халкона) получают 7 г бензилиденацетофенона; т пл 55— 57 °С. ¦ Аналогично из ацетофенона и соответствующих ароматических альдегидов могут, быть получены анизилиденацетофенон D-мет- оксихалкон; выход 80%; т. пл. 184 °С), «-бромбензилиденацетофе- нон D-бромхалкон; выход 90%; т. пл. 126 °С) и многие другие халконы. По этой же методике могут быть получены бензилиде- новые производные не только ацетофенона, но и различных ме- тиларилкетонов (синтез см. стр. 171). Примечание. Если температура реакции слишком низка или размешивание производится слишком медленно, то халкон выделяется в виде масла, которое позднее затвердевает в виде крупных комков. Если температуре дать подняться выше 30 "С, то побочные реакции приведут к уменьшению выхода и снижению чистоты халкона. Оптимальная температура реакции 26"С. 98 Бензилидендезоксибензоин Сбн5-со-сн2-с6н5 + с6н5-сни он С6Н6—СО-СН-СН-С6Н6 HCI С1 I с6н6—со—сн-сн-с6н5 кон с6н5 с6н6—со—с=сн-с6н5 с 6н5 3-Хлор-1,2,3-трифенилпропанон-1. В круглодонной колбе ем- емкостью 25 мл смешивают 10 г дезоксибензоина (синтез см.: СОП., II, 167) и 5,4 г бензальдегида и осторожно нагревают до получе- получения прозрачного раствора. После охлаждения смеси до комнат- комнатной температуры ее насыщают газообразным хлористым водоро- водородом (рис. 6 в Приложении I; из капельной воронки приливают концентрированную H2SO4 к смоченной концентрированной НС1 поваренной соли). Сначала реакционная смесь темнеет, а к концу реакции — приблизительно через 4—5 ч — превращается в кри- кристаллическую массу; ее тщательно отжимают на стеклянном фильтре и перекристаллизовывают сначала из спирта, а затем из ледяной уксусной кислоты. Выход 13 г G5% от теоретического); т. пл. 180°С. Бензилидендезоксибензоин. В стакан емкостью 150 мл поме- помещают 100 мл 20%-ного спиртового раствора КОН, нагревают до 60 °С и вносят при перемешивании 13 г 3-хлор-1,2,3-трифенилпро- панона-1. Тотчас же выпадает светло-желтый осадок, который от- отфильтровывают, промывают небольшим количеством спирта, а по- потом перекристаллизовывают из спирта. Выход 9 г G8% от теоре- теоретического); т. пл. 100 °С. 3,4-Дифенилтиофен-2,5-дикарбоновая кисло! а с6н ¦свн6 2. Н3О+ *~ НООС соон QH5-CO-CO-C5H5 + С2Н3ООС—Н2С СН2—СООС2Н5 V В начале работы готовят раствор метилата натрия в метило- метиловом спирте. В круглодонную колбу (рис. 2 в Приложении I) помещают 80 мл метилового спирта. В стаканчике с керосином отвешивают 4,5 г металлического натрия (правила работы см. стр. 278), который затем постепенно небольшими кусками при помощи пинцета вносят через вертикальный отвод двурогого форштосса в колбу е метиловым спиртом с такой скоростью, чтобы спирт спокойно кипел. Каждый отрезанный скальпелем ку- кусочек натрия перед внесением в колбу тщательно протирают от 99
керосина фильтровальной бумагой. Когда весь натрий прореаги- прореагирует со спиртом, образуется гомогенный раствор, который перели- переливают в коническую колбу емкостью 1 л. Далее готовят растворы 11,8 г бензила (синтез см. стр. 113) в 180 мл метилового спирта и 11,6 г диэтилового эфира тиодиук- сусной кислоты (синтез см. стр. 88) в 70 мл метилового спирта, смешивают их и добавляют полученную смесь к раствору мети- лата натрия в метиловом спирте. После перемешивания реакци- реакционной массы от руки колбу закрывают корковой пробкой и остав- оставляют при комнатной температуре на 2—3 дня (можно и на неделю). К помутневшему раствору добавляют 300 мл воды и отгоняют из полученной смеси около 300 мл метилового спирта в вакууме водоструйного насоса при нагревании на водяной бане. Оставшийся желто-оранжевый водный раствор подкисляют, добав- добавляя небольшими порциями 10%-ную НС1 до кислой реакции по конго. При этом выпадает обильный мелкодисперсный осадок, ко- который перед фильтрованием целесообразно поставить на 1 ч в хо- холодильник или в ледяную воду, чтобы вызвать коагуляцию. От- Отфильтрованный на воронке Бюхнера осадок высушивают на фильтровальной бумаге и перекристаллизовывают из минималь- минимального количества 30%-ного этилового спирта. После высушивания на воздухе получают около 10 г E5% от теоретического) 3,4-ди- фенилтиофен-2,5-дикарбоновой кислоты; т. ил. 340°С (с разл.). Температуру плавления определяют в блоке (см. стр. 26), пред- предварительно нагретом до 300 °С. Коричная кислота* С0Н5—СНО + (СН3СОJО I. ^ С6Н5—СН=СН—СООН В круглодонную колбу емкостью 200 мл, снабженную обрат- обратным холодильником, помещают 10,6 г A0 мл) беизальдегида, 16,3 г A5 мл) уксусного ангидрида и 7 г прокаленного мелко- мелкораздробленного К2СО3. Погружают колбу в предварительно нагре- нагретую до 180°С масляную баню (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262) и выдерживают 2 ч при этой температуре. Реакционной смеси дают охладиться до 100°С (температура бани) и из той же колбы отгоняют с водяным паром (предварительно добавив 140 мл 2 н раствора NaOH) не- прореагировавшнн бензальдегнд (рис. 4 в Приложении I). К остатку в перегонной колбе добавляют активированный уголь и кипятят в течение 10—15 мин. Кипящий раствор отфильтровы- отфильтровывают от угля. В охлажденный до комнатной температуры фильтрат добавляют концентрированную 11С 1 до кислой реакции по конго (около 30 мл). Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают в вакуум-эксикаторе над концентрирован- концентрированной H2SO4. Выход около 6 г D6% от теоретического); т. пл, 133°С. 100 Аналогичным образом из галогензамещенных бензальдегидоз '(синтез см. стр. 86) получают соответствующие галогенкоричные кислоты: л-фторкоричную (т. пл. 165—166°С), я-хлоркоричную (т. пл. 239—241 °С), n-бромкоричную (т. пл. 240—252°С) и др. п-Метоксикоричная кислота СН3О СНО+ сНзО —СО2; —НЮ СН=СН—СООН В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают раствор 1,5 г A,2 мл) ге-метоксибензальдегида (обепин, анисовый альде- альдегид.) и 1 г малоновой кислоты (синтез см.: Ю., I/II, 198) в 20 мл свежеперегнанного пиридина. Добавляют две капли пиперидина и кипятят смесь в течение 2 ч с обратным холодильником. После охлаждения приливают 10 мл воды и подкисляют разбавленной НС! до кислой реакции по конго. Отфильтровывают выпавшую л-ыетоксикоричную кислоту на воронке Бюхнера и перекристалли- перекристаллизовывают из 50%-ного этилового спирта. Выход 1,3 г G5% от ¦теоретического); т. пл. 172°С. Окись мезигила * 2СН3—СО—С На (СН3JС=СН—СО— СН3 В патрон (средний сосуд прибора Сокслета; рнс. 9 в Прило- Приложении I) в цилиндре из фильтровальной бумаги помещают 65— 70 г карбида кальция в виде кусочков размером с небольшой орех. Измельчение карбида кальция проводят с теми же предосторож- предосторожностями, которые необходимо соблюдать при измельчении твердых щелочен (см. стр. 268). В нижнюю колбу помещают 200 мл аце- ацетона (шлифы прибора должны быть проверены на герметичность; ацегон легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260) н после сборки прибора нагревают колбу с ацетоном в течение 6 ч на электроплитке с закрытой спиралью таким образом, чтобы на- наполнение патрона ацетоном и последующее сифонирование его в нижнюю колбу происходили возможно быстрее, так как при про- продолжительном контакте смеси ацетона и образовавшейся окиси мезитила с карбидом кальция происходит дальнейшая конденса- конденсация и получаются значительные количества изофорона (вода в рубашке холодильника также должна циркулировать быстро). За- Затем дают последней порции стечь из патрона в колбу и прекра- прекращают нагревание. Продукт реакции выделяют из реакционной смеси дробной перегонкой из круглодонной колбы с высоким де- дефлегматором (рис. 1 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 80—135°С. Скорость перегонки не должна превышать 30 капель в минуту. 101
При повторной перегонке собирают три фракции с температу- температурами кипения: I — 115—122°С; II— 122—127°С и III—127—132°С. Затем заменяют перегонную колбу на колбу меньшего размера (емкостью не более 100 мл), помещают в нее первую фракцию и перегоняют ее, собирая дистиллят с т. кип. 115—122 °С в прием- приемник I. Когда температура отходящих паров достигнет 122°С, пе- перегонку прерывают и после охлаждения колбы приливают к остатку вторую фракцию. Собирают в приемник I все то, что пе- перегоняется в интервале 115—122°С, а затем в приемник II — то, что перегоняется от 122 до 127°С. Когда температура отходящих паров достигнет 127 °С, перегонку снова прерывают и по охлаж- охлаждении перегонной колбы к остатку приливают третью фракцию. Возобновив перегонку, собирают в приемник 1 то, что перегоняется в интервале 115—122°С, в приемник II — то, что перегоняется в интервале 122—127°С и, наконец, в приемник III — то, что пе- перегоняется в интервале 127—130°С. Остаток с температурой кипения выше 130°С отбрасывают. Подобно тому, как это было описано для второй разгонки, проводят третью, а есл-и надо и четвертую разгонки. Необходимо, чтобы количество второй фрак- фракции уменьшилось до 5—6 мл. После этого разгонкой третьей фрак- фракции выделяют чистую окись мезитила с т. кип. 129—130°С при 760 мм рт. ст.; п2° 1,4455. Выход около 40 г C0% от теорети- теоретического). а-Пентеновая кислота сн3—сн4—с{ + ноос—сн2—соон C5H5N —со2; —Н2О —*¦ СНз—СН2—СН=СН—СООН В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 2 в Приложении I),, помещают 10,5 г малоновой кислоты (синтез см.: Ю., I/II, 198) и 9 г пиридина. Охлаждая колбу водой, прибавляют по каплям 23,2 г пропионового альдегида (синтез см.: СОП., II, 424). После того как весь альдегид будет прибавлен, нагревают колбу на во- водяной бане до 40—50СС и поддерживают эту температуру до растворения всей малоновой кислоты (примерно 6—7 ч). Затем разлагают пиридиновое соединение, прибавляя концентрирован- концентрированную НС1 до кислой реакции по конго. а-Пентеновую кислоту экстрагируют нз реакционной смеси 70 мл эфира. Эфирную вы- вытяжку сушат над Na2SO4. Эфир отгоняют, а а-пентеновую кислоту перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход 8,1 г (82% от теоретического); т. кип. 198°С при 32 мм рт. ст. или 155°С при 18—20 мм рт. ст.; п™ 1,4490. Таким же образом из масляного альдегида может быть полу- получена а-гексеновая кислота; т. кип. 118°С при 18 мм рт. ст.; т. пл. 32—33 °С. Выход 75% от теоретического. Из изомасляног» 102 альдегида аналогичным способом получается изопропилакриловая кислота (выход 70% от теоретического; т. кип. 115 °С при 20 мм рт. ст.; «*> 1,4485. Тетрафенилциклопентадиенон ели 2С6Н5СН,СООН (С6Н5СН2JСО + с6н5со-сосбн5 (КОН; С2Н5ОН) С3Н ССН Дибензилкетон *. В короткогорлую колбу помещают 20 г фенил- уксусной кислоты (синтез см.: Ю., I/II, 292) и 5 г порошка восста- восстановленного железа, присоединяют к колбе обратный холодильник и нагревают смесь на сетке таким образом, чтобы она слегка ки- кипела. Приблизительно через 40 мин, когда реакционная масса за- затвердеет (образуется фенилацетат железа), отсоединяют колбу от обратного холодильника и переносят реакционную массу (лопа- (лопаточкой, сделанной из мягкой железной проволоки) в колбу Вюрца емкостью 50 мл с низким отводом. Колбу снабжают термометром и воздушным холодильником и, нагревая ее на голом пламени горелки (под тягой), отгоняют дибензилкетон, используя в каче- качестве приемника стаканчик емкостью 50 мл. Выход около 11 г (около 70% от теоретического); т. пл. 34—35°С. При стоянии пре- препарат закристаллизовывается. Аналогично из циклогексанкарбоновой кислоты (синтез см. стр. 144) получают дициклогексилкетон (выход 70% от теоретиче- теоретического; т. кип. 139—141 °С при 16 мм рт. ст.; п|° 1,4750)- Тетрафенилциклопентадиенон. В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 10,5 г бензила (синтез см. стр. 113) и 10,5 г ди- бензилкетона, добавляют 75 мл этилового спирта, присоединяют обратный холодильник и нагревают до слабого кипения (оба со- соединения при этом растворяются). Затем прекращают нагревание и, как только спирт перестанет кипеть, вносят через обратный хо- холодильник двумя порциями раствор 1,5 г КОН в 7,5 мл этилового спирта. По окончании бурной стадии реакции кипятят реакцион- реакционную смесь с обратным холодильником 15 мин, дают ей охладиться до комнатной температуры и затем охлаждают до 0°С. Выпавший темный кристаллический осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера и промывают на фильтре этиловым спиртом C раза по Ю мл). Выход около 15 г G5% от теоретического); темные бле- блестящие кристаллы; т. пл. 218 °С. Тетрафенилцийлопентадиенон (иногда называемый циклоном) является активным диеном (реакция его с малеиновым ангидри- ангидридом описана на стр. 209). 10»
1,3,5-Трифеиилбеизол i J * пагрр.вание зсбн5—со—сн3 В двухгорлую колбу, снабженную обратным холодильником и термометром, доходящим почти до дна колбы, помещают 30 г аце- тофенона, 30 г анилина и 2 г гидрохлорида анилина (см. примеча- примечание) и нагревают полученную смесь на масляной бане (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 2G2) при 170—175°С (термометр в реакционной смеси) в течение 1 ч. Затем заменяют обратный холодильник на нисходящий г. отго- отгоняют на масляной бане основную часть анилина B6—28 г), под- поддерживая в реакционной смеси температуру 185—190 °С. К остатку добавляют 30 мл ледяной уксусной кислоты, заменяют нисходя- нисходящий холодильник на обратный, удаляют масляную баню и кипя- кипятят на сетке в течение 30 мин. Горячий раствор выливают в ста- стакан (под тягой!), дают ему охл'аднться до комнатной температуры п затем помещают в баню с ледяной водой. Выпавший 1,3,5-три- фенилбензол отфильтровывают на воронке Бюхнера и перекрн- сталлизовывают из ледяной уксусной кислоты. Выход около 12 г E0% от теоретического); т. пл. 169°С. Примечание. Гидрохлорид анилина получают следующим образом: в стакан емкостью 25—50 мл помещают 2 мл анилина и постепенно при перемешивании- стеклянной палочкой добавляют 5 мл концентрированной соляной кислоты; охла- охлаждают смесь в бане со льдом до образования густой пасты, приливают 3 мл. эфира, размешивают и тщательно отсасывают полученный гидрохлорид анилина; затем промывают его на фильтре 2 мл эфира и сушат на воздухе. п-Фенилкоричная кислота + ноос—сн2—соон сн=сн—соон В круглодоиную колбу емкостью 100 мл, снабженную обратным' холодильником, помещают 10 г я-фенилбензальдегида (синтез см. стр. 172), 10 мл ледяной уксусной кислоты и 5,7 г малоновой кис- кислоты и кипятят на электроплитке с закрытой спиралью 6—8 ч до прекращения выделения двуокиси углерода (проба с баритовой водой). По окончании реакции обратный холодильник заменяют на нисходящий и отгоняют уксусную кислоту. Твердый остаток перекристаллизовывают из толуола. Выход около 10 г (80% от теоретического); т. пл. 223—224СС (определяется в блоке, см. стр. 26). 104 ю-Формил-2-окси-5-метилацетофенон НСООС2Н5 -С2Н5ОН ОН ;—сн,—с о о н С натриевой пыли (получение см. стр. 107), приготовленной в круглодонной колбе емкостью 250 мл из 3 г натрия (правила работы см. стр. 278), декантируют ксилол и при охлаждении ле- дянсш водой постепенно добавляют раствор 8 г 2-окси-5-метилаце- тофенона (синтез см. стр. 169) в 30 мл этилформиата {d\ 0,9167). дают реакционной смеси охладиться до 10°С и вносят 7 мл этпл- формпата и затем еще 1 г натриевой пыли. По окончании реакции смесь оставляют при комнатной температуре не менее чем на двое суток. После этого добавляют постепенно до растворения осадка холодную воду и экстрагируют 40 мл эфира. Эфирную вытяжку отбрасывают, водный слон помещают в колбу Вюрца емкостью 250 мл, отгоняют в вакууме растворенный в воде эфир и подкис- подкисляют остаток НС1 (концентрированную соляную кислоту разбав- разбавляют вдвое) до слабокислой реакции по универсальной индикатор- индикаторной бумажке. Выпавшее масло отделяют, помещают в стакан емкостью 25 мл, добавляют 5—10 мл бензола и растирают стек- ляннзл палочкой (лучше с острыми краями) до начала кристалли- зашгл. Полученное кристаллическое вещество очищают перекри- стадллзацией из смеси бензола с петролейным эфиром A:1). Вы- Выход около 4,5 г F0% от теоретического); т. пл. 137—138"С. Список рекомендуемых синтезов Конденсации с участием альдегидов и кетонов Зснзилиденацетон: СОП., I, 76. Бензилиденацетофенон: ПОХ., 616; СОП., II, 77. Зеязилиденпинаколин: СОП., I ,79. Лмацетоновый спирт: ПОХ., 607; Орг. 442; СОП., I, 184. Дибеизилиденацетон: Л., 103; ПОХ., 615; СОП., II, 179. Лишюн: СОП., III, 224. Кротоновый альдегид: ПОХ., 857. Коричный альдегид: ПОХ., 614. ЛД.езнтплен: СОП., I, 242. Окись мезитнла: ПОХ., 617. Пектаэрцтрит: Орг., 481; СОП., I, 333. 2.2,6,6-Тетраметилолциклогексанол: СОП., IV, 458. Тетрафенилцнклопентадиенон: СОП., III, 415. 106
Фурфуральацетон: СОП„ I, 451. Общие методики проведения реакций конденсаций альдегидов- Орг., 439, 440. Конденсации альдегидов и кетонов со сложными эфирами Ацетилацетон: Г., 289; СОП., III, 93. Бензоилацетон: П., 183. Дибензоилметан: СОП., III, 167. 3,5-Диметил-4-карбэтоксициклогексен-2-он-1: СОП., IV, 174. Диэтиловый эфир бис(оксиметил) малоновой кислоты: СОП., XII, 68. 1,3,5-Триацетилбензол: СОП., IV, 488. Этиловый эфир коричной кислоты: СОП., I, 548. Этиловый эфир 1,1,3,3-пропантетракарбоновой кислоты: СОП.» 1, 1 /5. Конденсации альдегидов с н и т р о с о е д и н ен ия м и Нитростирол: СОП., I, 308. 2-Нитроэтанол: СОП., XII, 105. Конденсация Перкина Коричная кислота: Г., 270; П., 189; Л., 99; ПОХ„ 619; Р., 69. а-Метилкоричная кислота: ПОХ., 620. л-Нитрокоричная кислота: СОП., I, 302. Фурилакриловая кислота: СОП., III, 455. Конденсация Кнёвенагеля 2,3-Диметоксикоричная кислота: СОП., IV, 199. 1,4-Дифенилбутадиен: СОП., И, 231. Диэтиловый эфир этилиденмалоновой кислоты: СОП., IV, 254, и-Метоксикоричная кислота: ПОХ., 621. о-Нитро-сс-фенилкоричная кислота: СОП., VII, 47. а-Фенилкоричная кислота: СОП., V, 78. а-Циан-р-фенилакриловая кислота: СОП., I, 507. Этиловый эфир бензилиденмалоновой кислоты: СОП., Ill, 50L Общая методика проведения реакции Кнёвенагеля: Орг., 445. Бензоиновая конденсация Бензоин: Г., 260; Л., 96; ПОХ., 757; СОП., I, 95. 106 РЕАКЦИИ КОНДЕНСАЦИИ С УЧАСТИЕМ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ Ацетоуксусный эфир * I. C2H5ONa 2СН3—СООС2Н5 — *- СН3—СО—СН2—СООС2Н5 Измельчение натрия. Сложноэфирные конденсации протекают с лучшими выходами и заметно быстрее, если в реакции использо- использовать натрий, приготовленный в виде очень мелких шариков. Ниже приводится методика измельчения металлического натрия (пра- (правила работы с натрием см. стр. 278). В круглодонную колбу емкостью 500 мл с обратным воздуш- воздушным холодильником, защищенным от влаги воздуха хлоркальцие- вой трубкой (должна свободно пропускать воздух), помещают 150 мл сухого ксилола и 5,5 г металлического натрия (при из- измельчении происходят небольшие потери). Нагревают на электро- электроплитке с закрытой спиралью до тех пор, пока ксилол не закипит, а натрий не расплавится. Затем нагревание прекращают, быстро отсоединяют колбу от холодильника, плотно закрывают ее заранее лодобранной каучуковой пробкой, тщательно обматывают полотен- полотенцем и энергичными рывками непрерывно встряхивают в течение 2—3 мин (до тех пор, пока ксилол не охладится ниже темпера- температуры плавления натрия). Если при этом натрий не измельчится в шарики величиной меньше булавочной головки, то его снова рас- расплавляют и в более быстром темпе повторяют операцию измель- измельчения. Остывший ксилол декантируют с измельченного натрия, а натрий затем переносят в реакционную колбу, смывая небольшим количеством сухого ксилола. Ацетоуксусный эфнр. К 70 г этилацетата, помещенного в круг- лодопную колбу емкостью 250 мл, добавляют около 30 г Р2О5, присоединяют колбу к обратному холодильнику (рис. 2 в Прило- Приложении I), защищенному от влаги воздуха хлоркальциевой трубкой (хлоркальциевая трубка должна свободно пропускать воздух, см. стр. 287), и нагревают при слабом кипении около 10 мин. Затем переливают этилацетат в другую колбу и перегоняют с дефлег- дефлегматором, собирая фракцию с т, кип. 76—77°С (рис. 1 в Приложе- Приложении I). Предгон с т. кип. ниже 76"С отбрасывают. В круглодонную трехгорлую колбу (рис. 3 в Приложении I) помещают промытый абсолютные эфиром измельченный натрий (приготовление описано выше) и сразу добавляют к нему 50 г этилацетата, очищенного от примеси этилового спирта и воды, как описано выше. По окончании бурной стадии реакции реакци- реакционную смесь осторожно нагревают в течение 30 мин на сетке, дают охладиться до 40—45°С и добавляют 50%-ную уксусную кислоту до кислой реакции по лакмусу (около 30 мл; избыток уксусной кислоты добавлять не следует). К полученному раствору добав- добавляют равное по объему количество заранее приготовленного и профильтрованного насыщенного раствора NaCl (при появлении 107
осадка добавляют при перемешивании небольшое количество воды до его растворения). При этом жидкость расслаивается (если расслоения не наступает, экстрагируют 50 мл эфира). Верхний слой отделяют, промывают 2 н. раствором ЫагСО3 (при этом вы- выделяется двуокись углерода, поэтому промывание вначале сле- следует вести в открытом сосуде) до тех пор, пока добавление новой порции раствора не перестанет вызывать выделения двуокиси углерода, н затем дважды — водой до нейтральной реакции. Про- Промытый раствор ацетоуксусного эфира в избытке этилацетата пе- переливают в колбу Кляйзена и отгоняют растворитель до тех пор, пока температура отходящих паров не достигнет 95 СС. Остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 18 г F0% от теоретического, считая на взятый в реакцию металличе- металлический натрий); т. кип. 74°С при 14 мм рт. ст.; п'2® 1,4195. Выше- кипящая фракция представляет собой дегидрацетовую кпслгту. 2-Карбэтоксициклопентанон ^с/ Ч2Н2-СООС2Н5 СООС2Н5 1. C2H5ONa 2. Н+ Н2С—СН2 с^ \:н—соос2к3 с II о В трехгорлую колбу (рис. 3 в Приложении I), снабженную ме- мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником с хлор- кальциевой трубкой (хлоркальциевая трубка должна свободно пропускать воздух, см. стр. 287), помещают 2,3 г тонкоизмельчен- ного металлического натрия (измельчение натрия см. стр. 107, правила работы см. стр. 278) и 50 мл сухого толуола. Колбу по- помещают на масляную баню (правила работы с нагретыми до вы- высокой температуры банями см. стр. 262), нагретую до 100—115°С, и при энергичном перемешивании в течение 15 мин добавляют 20,2 г диэтилового эфира адипиновой кислоты (синтез см.: СОП., II, 578). Реакционную смесь выдерживают на масляной бане при указанной температуре 3 ч, время от времени добавляя через хо- холодильник сухой толуол (всего около 100 мл), чтобы содержимое колбы оставалось достаточно жидким и хорошо перемешивалось (толуол легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). За- Затем охлаждают реакционную смесь в бане со льдом н медленно выливают ее в 100 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты, охлажденной до 0°С. Толуольныи слой отделяют, промывают один раз 30 мл воды, два раза охлажденным 7%-ным раствором \а2СО3 (порции но 25 мл) и снова водой до нейтральной реакции. Толуол отгоняют при атмосферном давлении, а остаток перегоняют в ва- вакууме (рис. 5 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 100— 104 °С при 11 мм рт. ст.; я*1 1,4520. Выход 11 — 12 г G5% от теоретического). 108 о-Нитрофенилпировиноградная кислота + С2Н5ООС-СООС2Н5 В круглодонную колбу емкостью 150 мл, снабженную двурогим форштоссом и обратным холодильником (рис. 2 в Приложении I; вместо капельной воронки — глухая пробка), помещают 40 мл аб- абсолютного этилового спирта (примечание 1). Затем через верти- вертикальное горло форштосса постепенно небольшими кусочками, за- закрывая и открывая пробку, вносят 3,45 г металлического натрия (правила работы с натрием см. стр. 278). Когда весь натрий про- прореагирует, дают реакционной колбе охладиться до комнатной температуры, добавляют смесь 21,9 г свежеперегнанного диэтил- оксалата и 20,5 г свежеперегнанного о-нитротолуола и кипятят на водяной бане в течение 1 ч (при этом окраска раствора становится г1емно-фиолетовой). После этого к реакционной смеси добавляют равный объем воды и кипятят с обратным холодильником еще 2,5 ч. Из этой же колбы отгоняют, как можно полнее, с. водяным паром (рис. 4 в Приложении I) спирт и непрореагировавший о-ни- тротолуол. Остаток фильтруют, охлаждают фильтрат ледяной во- водой и небольшими порциями добавляют к нему концентрирован- концентрированную НС1 до кислой реакции по конго (примечание 2). Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера и перекристал- лнзовывают из воды. Выход 15 г E0% от теоретического); т. пл. 119—120 °С. Примечания. 1. Рекомендуется непосредственно перед началом работы пере- перегнать 60 мл готового абсолютного спирта (рис. ] в Приложении I), добавив небольшой кусочек (около 1 г) металлического натрия. Для предохранения от- тона от контакта с влагой воздуха используют алонж. снабженный отводом с хлоркальциевой трубкой и соединенный с приемником посредством пробки. 2. Если после подкислеиия выпадает темное масло, его после декантации водного слоя оставляют до следующего дня; при стоянии оно закриеталлизо- нывается. Кристаллизацию можно ускорить обычными методами: сильным охла- охлаждением и растиранием стеклянной палочкой. Метил- fj-фенилэтилкетон 1. C2H5ONa 2. С(Н5СН2С] Н2О(Н+) сн,—с—сн,—соос2н5 v сн3—с—сн—сн,—с6н5 _со > о А соос2н5 -С'Н5°Н —v СН,—С-СН,-СН,-С6Н6 II о Бензилацетоуксусный эфир. В трехгорлой колбе емкостью 500 мл, снабженной обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, капельной воронкой и механической мешалкой (рис. 3 109
в Приложении I), к 150 мл абсолютного спирта прибавляют не- небольшими кусочками металлический натрий (правила работы с натрием см. стр. 278), следя за тем, чтобы перемешиваемая смесь спокойно кипела. После растворения всего натрия к полученному еще теплому раствору этилата натрия, продолжая перемешивание, добавляют постепенно из капельной воронки 39 г свежеперегнан- ного ацетоуксусного эфира. К приготовленному таким образом натрийацетоуксусному эфиру при энергичном перемешивании добавляют из капельной воронки 40,5 г хлористого бензила (хлористый бензил — лакрнма- тор; правила работы см. стр. 259) и кипятят смесь с обратным холодильником на электроплитке с закрытой спиралью в течение 6 ч. Конец реакции определяется по отсутствию щелочной реакции смеси по лакмусу. Затем обратный холодильник заменяют на ни- нисходящий и отгоняют спирт. Остаток охлаждают до 15°С и до- добавляют к нему при перемешивании смесь 200 мл воды и 3 мл концентрированной НС1. Переносят содержимое колбы в делитель- делительную воронку, органический слой отделяют, а водный экстрагируют 50 мл бензола (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260). Органический слой и бензольную вытяжку соединяют; полу- полученный раствор промывают 50 мл воды и высушивают над прока- прокаленным Na2SO4. Отгоняют бензол на масляной бане из колбы Кляйзена и перегоняют остаток в вакууме (рис. 5 в Приложе- Приложении I), собирая фракцию с т. кнп. 158—160 °С при 15 мм рт. ст. Выход около 34 г E2% от теоретического); «^ 1,5020. Метил-р-фенилэтилкетон. В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной во- воронкой (рис. 3 в Приложении I), помещают 34 г полученного эфира и добавляют 250 мл 5%-ного раствора NaOH. При весьма энергичном перемешивании кипятят реакционную смесь в тече- течение 3,5 ч, затем охлаждают се до 20 °С и постепенно при переме- перемешивании добавляют из капельной воронки 50 мл 12 н. H2SO4. При этом происходит выделение двуокиси углерода. По окончании реакции смесь кипятят в течение 15 мин с обратным холодильни- холодильником, охлаждают до комнатной температуры и переносят в дели- делительную воронку. Отделяют органический слой, а водный экстра- экстрагируют 50 мл бензола. Органический слой, соединенный с бензоль- бензольной вытяжкой, промывают 50 мл воды и высушивают над прока- прокаленным Na2SO4. Остаток после отгонки бензола перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 17 г G4% от теоретического); т. кип. 113—115°С при 13 мм рт. ст.; п2® 1,5140. Список рекомендуемых синтезов Ацетоуксусный эфир: Г., 288; П., 180; ПОХ., 622; СОП., 1, 73. Бутироин: СОП., II, 140. Изобутироин: СОП., II, 141. 110 2-Карбэтоксициклопентанон: СОП., II, 297. Пивалоин: СОП., II, 141. Пропионоин: СОП., II, 141. Себацоин: СОП., VIII, 48. Цетилмалоновый эфир: СОП., VI, 89. Щавелевоуксусный эфир: П., 181. Этиловый эфир ацетилпировиноградной кислоты: .СОП., I, 534. Этиловый эфир 2-кетоциклогексилглиоксиловой кислоты: СОП., II, 411. Этиловый эфир оксалилянтараной кислоты: СОП., IV, 284. Этиловый эфир хелидоновой кислоты: СОП., II, 544. Этиловый эфир этоксалилпропионовой кислоты: СОП,, II, 604. Общая методика проведения сложноэфирной конденсации! Орг., 455. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЕ Адипиновый диальдегид /-чтт Pb(OCOCH3L »- он В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, газоподводящей трубкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; капельная воронка заменена газоподводящей трубкой), помещают 20 г циклогександиола (синтез см. стр. 122), растворенного в 200 мл сухого бензола (бензол легко воспламе- воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260), и 50 г безводного КгСО3. Вытесняют из колбы воздух азотом и, продол- продолжая пропускать азот, добавляют к смеси при весьма энергичном перемешивании 75 г свежеприготовленного тетраацетата свинца (синтез см.: Орг., 324) порциями по 5 г (добавление производится через обратный холодильник и заканчивается в течение 1 ч). По окончании реакции смесь перемешивают еще 1 ч и фильтруют. Осадок промывают на фильтре 30 мл бензола и полученную вы- вытяжку добавляют к фильтрату. Бензольный раствор высушивают над прокаленным СаСЬ, отгоняют бензол и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход бесцветного адипино- вого диальдегида около 13 г F5% от теоретического); т. кип. 68— 70°С при Змм рт. ст.; «^ 1,4350. Ill
Азелаиновая кислота КМаО, Касторовое масло —>- —-> СН3—(СН2M—СН—СН2—СН=СН—(СН2O—СООН — он —v HOOC—(СН2O—СООН В круглодонной колбе емкостью 100 мл растворяют 3 г КОН в 60 мл этилового спирта и к полученному раствору добавляют 11 г касторового масла. Смесь кипятят в течение 1,5 ч с обрат- обратным холодильником. Полученный раствор переливают в делитель- делительную воронку и добавляют раствор 3 мл концентрированной H2SO4 в 20 мл воды. Собирают верхний желтый слой, промывают его водой B раза по 20 мл) и переливают в круглодонную колбу емкостью 1 л с приготовленным заранее раствором 38 г КМпО4 в 450 мл воды, нагретым до 35°С. Остаток кислоты в делительной воронке смывают раствором 4 г КОН в 90 мл воды и переносят в ту же колбу. Колбу соединяют с воздушным холодильником и несколько раз сильно встряхивают, затем помещают ее в водяную башо и кипятят в течение 15 ч с обратным холодильником. От- Отфильтровывают раствор от осадка МпОг через фильтр, покрытый слоем мелкого чистого песка. К полученному фильтрату прили- приливают раствор 7 мл концентрированной H2SO4 в 40 мл воды и снова фильтруют. Фильтрат упаривают (в стакане) с 2 г активи- активированного угля до объема около 200 мл. Уголь отфильтровывают и фильтрат охлаждают. Выпавшие хлопья азелаиновой кислоты от- отфильтровывают и высушивают на воздухе. Маточный раствор упаривают почти досуха, охлаждают, отфильтровывают выпавшее вещество, высушивают его и присоединяют к основной массе. Сум- Суммарный выход 2,5 г; т. пл, 101 —103 °С. Антрахинон* СгО3: СН3СООН В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Прило- Приложении I), помещают 1 г антрацена и 45 мл ледяной уксусной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане до полного рас- растворения. Затем прибавляют по каплям раствор 1,5 г хромового ангидрида в 5 мл смеси уксусной кислоты и воды A:1). После того как раствор окрасится в зеленый цвет, баню отставляют, 112 дают реакционной массе охладиться до комнатной температуры н прибавляют 100 мл воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой до нейтральной реакции и сушат на воздухе. Выход 2 г (86% от теоретического); т. пл. 286 С (возгоняется, определяют в запаянном капилляре в блоке (см. стр. 26). Бензил (дибензоил) * С6Н,—СН—С—CSH5 I! о UNO, С6Н5—С—С—С6Н, о А В круглодонной колбе емкостью 100 мл смешивают 20 мл ук- уксусной кислоты и 10 мл концентрированной азотной кислоты ("плотч, 1,40 г/см3; см. примечание). К смеси добавляют 4,5 г бемолна, присоединяют к колбе обратный холодильник и кипятят в течение 2 ч на водяной бане. В процессе окисления происходит выделение окислов азота (ядовиты; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см, стр. 252), поэтому работа про- проводится в вытяжном шкафу. Реакционной смеси дают охладиться до комнатной температуры, а затем выливают при перемешива- перемешивании в стакан с 75 мл воды и помещают последний в ледяную баню. Выпавшие бледно-желтые кристаллы бензила отфильтро- отфильтровывают на воронке Бюхнера и перекристаллизовывают из мети- метилового спирта. Выход 4,2 г (94% от теоретического); т. пл. 92 °С. Примечание. Товарная концентрированная азотная кислота обычно имеет плотность от 1,32 до 1,36 г/см3. Кислоту с плотн. 1,4 г/см3 готовят, смешивая концентрированную азотную кислоту с дымящей. Количества компонентов опре- лелягот то правилу «креста». Смесь уксусной и азотной кислот готовят под Т'^гой. д^авляя постепенно при охлаждении водой азотную кислоту к уксусной. Бензойная кислота* ГГКОз с6н5—сн.он >- csh5—соон 3 трехгорлую колбу емкостью 50 мл. снабженную механиче- механической мешалкой, капельной воронкой н обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 5 мл E,35 г) бензнлового спирта и при нагревании на кипящей водяной бане и перемеши- перемешивании добавляют по каплям в течение 20 мин 15 мл концентри- концентрированной HNO3 (работа проводится под тягой!). Нагревание про- продолжают до исчезновения слоя бензилового спирта (выделяю- (выделяющиеся при этом окислы азота ядовиты; меры предосторожности и герзая помощь при отравлении см. стр. 252). Затем смеси дают охладиться до комнатной температуры и отфильтровывают выпав- выпавшую бензойную кислоту на стеклянном фильтре. Для полноты перенесения бензойной кислоты из реакционной колбы на фильтр кол5у ополаскивают фильтратом. Перекристаллизовывают из ми- минимального количества воды и высушивают на воздухе. Выход 4,8 г G9% от теоретического); т. пл. 120°С. 113
п-Бензохинон * KBiOj(H2SO4) В колбу емкостью 200 мл наливают 100 мл воды, суспенди- суспендируют в ней 10 г гидрохинона, затем вносят 5,5 г КВгО3 и при перемешивании постепенно добавляют 5 мл 5%-ной H2SO4. По- Поместив в колбу термометр, нагревают ее на водяной бане до 45 °С. Твердые вещества при этом растворяются, а через 10— 15 мин начинается реакция с образованием в качестве промежу- промежуточного продукта почти черного кристаллического хингидрона. Без дальнейшего подогревания температура самопроизвольно по- повышается до 75 °С. По окончании реакции (через 10—15 мин) черный цвет реакционной массы изменяется до ярко-желтого (цвет беизохинона). После охлаждения до 0°С отфильтровывают хинон, промывают его небольшим количеством ледяной воды и сушат. Выход я-бензохинона почти количественный; т. пл. 116°С. п-Диацетилбензол * СН3-СН2 С-СН3 KMnO4; Mg(NO3J // с—сн3 >¦ сн3-с—(' I . f, К смеси 2 г MgO, 50 мл воды, 7,5 мл концентрированной HNO3 (плотность точно 1,40 г/см3, см. примечание на стр. 113) и 8,4 г KMnO-i, помещенной в трехгорлую колбу емкостью 100 мл, которая снабжена механической мешалкой, капельной воронкой и холодильником (рис. 3 в Приложении I), при постоянном переме- перемешивании при 60 °С прибавляют по каплям 38 г гс-этилацетофенопа (синтез см. стр. 171), поддерживая температуру реакционной смеси возможно более точно (водяная баня). Продолжая пере- перемешивание, выдерживают реакционную смесь при той же тем- температуре еще в течение 4 ч. Отфильтровывают осадок, тщатель- тщательно отжимая его на фильтре, высушивают на фильтровальной бумаге и затем экстрагируют его в колбе с обратным холодильни- холодильником 65 мл кипящего бензола (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260). Экстракт фильтруют в горячем состоянии через воронку для горячего фильтрования. Выпавший при охлаждении я-диацетилбензол отфильтровывают. Для выделения дополнительного количества «-диацетилбензола из фильтрата (может содержать осадок гс-диацетилбензола) отго- отгоняют бензол (рис. 7 в Приложении I) до общего объема 10 мл. Выпавший при охлаждении гс-диацетилбензол отфильтровывают 114 на воронке Бюхнера, промывают на фильтре 15 мл сухого холод- холодного эфира. Суммарный выход 1,8 г E0% от теоретического); т. пл. 114—115 °С. Аналогичным образом из «-«-бутилацетофенона (синтез см. стр. 171) получают гс-ацетилбутирилбензол (выход 50% от теоре- теоретического; т. пл. 75—76 °С), из гс-бутирилбутилбензола — «-дибу- тирилбензол (выход 55% от теоретического; т. пл. 138—139°С). Следует отметить, что из гс-ароилалкилбензолов соответствую- соответствующие дикетоны таким образом получить не удается. Динитрил цис,цис-муконовой кислоты РЬ(ОСОСН3L CN В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, газоподводящей трубкой и обратным холодильником с хлоркаль- циевой трубкой (рис. 3 в Приложении I; капельная воронка заме- заменена газоподводящей трубкой), помещают 300 мл абсолютного эфира (чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260), насыщают его сухим азотом и прибавляют последова- последовательно 30 г тетраацетата свинца (см, стр. 111) и 3,2 г о-фенилен- диамина (синтез см. стр. 195). Реакционная смесь довольно быстро становится черной. Ее перемешивают при комнатной темпе- температуре 3 ч и оставляют на ночь. Затем содержимое колбы выли- выливают в стакан и при механическом перемешивании добавляют насыщенный раствор NaHCO3 до прекращения выделения пузырь- пузырьков двуокиси углерода. Органический слой отделяют, а водный экстрагируют эфиром D раза по 30 мл). Объединенные эфирные вытяжки присоединяют к органическому слою и сушат над про- прокаленным Na2SO,t. Отгоняют эфир на водяной бане из колбы Вюрца (рис. 7 в Приложении I) до объема 5—6 мл. Выливают остаток в стакан емкостью 25—50 мл и осторожно испаряют эфир током сухого воздуха (поблизости не должно быть горелок н электроплиток с открытой спиралью). Оставшееся твердое веще- вещество очищают возгонкой в вакууме при 10—12 мм рт. ст., нагре- нагревая на силиконовой или глицериновой бане при 100—110°С. Вы- Выход около 0,7 г C0% от теоретического); т. пл. 128—129°С. Дифеновая кислота О О У/ ноос соон Na2Cr207 ft * (H2SO4) К холодному раствору 18 г МагСггО? в смеси 50 мл воды и 30 г концентрированной H2SO4 прибавляют 5 г фенантренхннона 115
(синтез см.: СОП., VI, 73). Смесь помещают в круглодснную колбу и нагревают с обратным холодильником при периодическом перемешивании в течение 20 ч, поддерживая температуру реак- реакционной смеси в интервале 105—110°С. Дают реакционной смеси охладиться и выливают ее в холодную воду. Выпавшую дпфено- вую кислоту отфильтровывают, промывают несколько раз на филь- фильтре 5%-нон H2SO4, затем водой и перекристаллизовывают из вглы или ледяной уксусной кислоты. Выход около 5 г (85% от те'г '- тического); т. пл. 229 °С. Изомасляный альдегид (СН3JСН—СН2ОН- \a2cr207 (СН3JСН—С* Трехгорлую колбу емкостью 1 л снабжают мешалкой, капель- капельной воронкой и двумя холодильниками. Первый из них — обрат- обратный— соединяют с колбой, через него пропускают воду, нагретую до 70 °С (сильнее нагревать не следует, так как в приемную колбу может перейти спирт). Второй холодильник — нисходя- нисходящий— присоединяют к верхней части первого, через него пропу- пропускают холодную воду (см. рис. 13 в Приложении I). Приемник охлаждают смесью снега с солью, так как отгоняющийся в про- процессе реакции изомасляный альдегид очень летуч (пары алифа- алифатических альдегидов ядовиты; правила работы см. стр. 256). В колбу помещают 50 г изобутилового спирта, нагревают до кипения и при интенсивном перемешивании в течение 30—40 мин по каплям приливают окислительную смесь, приготовленную из 57,6 г Na2Cr207-H20, 43 мл концентрированной H2SO4 и 39С мл воды. После прибавления всей окислительной смеси реакционную массу нагревают еще 20 мин. Дистиллят, собравшийся в прием- приемнике, перегоняют (рис. 1 в Приложении I), собирая две фракции: с т. кип. 59—69°С (изомасляный альдегид) и 69—107°С (изобу- тиловый спирт). Первую фракцию перегоняют еще раз, собирая альдегид с т. кип. 61,5—62,5 °С; п*> 1,3730. Выход около 23 г E5—60% от теоретического). 6-Карбоксибензодиоксан соон В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и обратным холо- холодильником (рис. 3 в Приложении I; одно горло закрыто глухоп пробкой), помещают 5 г 6-ацетилбензодиоксапа (синтез" см. ив стр. 165), раствор 5 г КМпО4 в 200 мл воды и 5 г КОН. При энергичном перемешивании нагревают реакционную смесь 1 ч на кипящей водяной бане, вносят еще 5 г КМпО4 и продолжают нагревание и перемешивание в течение еще 2 ч. Затем реак- реакционную смесь фильтруют в горячем состоянии, промывают остав- оставшуюся на фильтре МпО2 горячей водой (-—100 мл), упаривают фильтрат вдвое и осторожно подкисляют его соляной кислотой (концентрированную соляную кислоту разбавляют вдвое) до кис- кислой реакции по конго. Выпавший 6-карбоксибензодиоксан отфиль- отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход практически коли- количественный; т. пл. 133—134 °С. Пирослизевая кислота уО NaOHH- Вг2 О В трехгорлой колбе с мешалкой и термометром (рис. 3 в При- Приложении I; термометр вставлен вместо холодильника, без пробки) растворяют 15 г твердого NaOH (правила работы см. стр. 268) в 50 мл воды. Охлаждают раствор до 0°С смесью льда и соли и добавляют по каплям при перемешивании 5,6 мл брома (пра- (правила работы см. стр. 276), следя за тем, чтобы температура реак- реакционной смеси не превышала 5°С. К полученному раствору NaOBr в течение 1 ч добавляют по каплям 9,6 г фурфурола, под- поддерживая температуру ниже 5°С. Продолжают перемешивание 2 ч при той же температуре и осторожно подкисляют реакционную массу предварительно охлажденной до 0°С концентрированной НС1 до кислой реакции по конго. Выпавший осадок отфиль- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают холодной подкислен- подкисленной водой и высушивают сначала на воздухе, а затем в вакуум- зксикаторе над прокаленным СаС12. Выход 8 г F5% от теоре- теоретического); т. пл. 126—128°С. Препарат может быть возогнан с некоторыми потерями (рис. 14 в Приложении I). Тетрахлорбензохинон'1,2 С1 дзн он HNO3 о С1 с'тт ci^Ao Cl Тетрахлорпирокатехин. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и газоподводящей' 117
трубкой, доходящей до дна колбы (рис. 3 в Приложении I; капельная воронка заменена газоподводящей трубкой), помещают раствор 10 г пирокатехина в 50 мл ледяной уксусной кислоты. Медленно при перемешивании в раствор пропускают (тяга!) газо- газообразный хлор (см. примечание), поддерживая температуру реак- реакционной смеси в пределах 20—30°С. Через некоторое время, за- зависящее от температуры и скорости пропускания хлора, выпадает тетрахлорпирокатехин и смесь становится пастообразной. Осадок отфильтровывают, в фильтрат снова пропускают хлор до прекра- прекращения выделения осадка. Затем реакционную смесь снова филь- фильтруют и объединенные осадки промывают на фильтре неболь- небольшим количеством уксусной кислоты. Получают около 19 г (84%' от теоретического) бесцветного тетрахлорпирокатехина. Препарат достаточно чист для дальнейшего использования. Перед опреде- определением температуры плавления около 1 г препарата очищают возгонкой (рис. 14 в Приложении I); т. пл. 194°С. Тетрахлорбензохинон-1,2. В 25 мл спирта растворяют 17 г не- неочищенного тетрахлорпирокатехина, полученного по описанной выше методике, и раствор быстро при энергичном перемешивании приливают к помещенной в трехгорлую колбу емкостью 250 мл (рис. 3 в Приложении I) смеси 36 мл ледяной уксусной кислоты и 10 мл концентрированной азотной кислоты (плотн. 1,4 г/см3; получение см. стр. 113). При этом часть тетрахлорпирокатехина сначала выпадает в осадок, но затем снова растворяется. После приливания раствора тетрахлорпирокатехина смесь перемешивают еще 5 мин и затем разбавляют 125 мл ледяной воды. Через 10 мин осадок тетрахлорбензохинона-1,2 отфильтровывают и су- сушат на воздухе. Выход около 11 г F5% от теоретического); т. пл. 128—130 °С. В случае необходимости тетрахлорбензохинон-1,2 можно очи- очистить перекристаллизацией из смеси бензола с петролейным эфи- эфиром A:5) или возгонкой (рис. 14 в Приложении I); при этом т. пл. повышается до 133 °С. Однако для препаратив- препаративных целей вполне пригоден неочищенный продукт с т. пл. 128—130 °С. Примечание. Хлор получают (тяга!) окислением концентрированной соляной кислоты двуокисью марганца (см. рис. 6 в Приложении I). В колбу Вюрца емкостью 250 мл помещают двуокись марганца в таком количестве, чтобы было заполнено немного меньше половины колбы. Соляной кислоты добавляют столь- столько, чтобы ею была покрыта вся двуокись марганца. Отводную трубку колбы соединяют (помимо предохранительного) с тремя цилиндрами или промывными склянками, наполненными последовательно водой, концентрированным раствором пермангапата калия (для окисления увлекаемого током хлора хлористого водо- водорода) и концентрированной серной кислотой. Колбу осторожно нагревают на сетке таким образом, чтобы ток хлора был слабым, ио равномерным. Когда ток хлора начнет ослабевать, к реакционной смеси приливают из капельной воронки концентрированную соляную кислоту. Хлор ядовит; о мерах предосторожности при работе с ним и'первой помощи при отравлении см. стр. 254. 118 п-Толуиловая кислота /"Л-с-сн. СН; NaOH+Br2 (Н2О) -»- СН соон о Готовят раствор NaOBr, смешивая 50 г твердого NaOH, 140 мл воды, 120 г толченого льда и 20 мл брома (правила работы см. стр. 276). Затем приготовленный раствор помещают в круглодон- пую длинногорлую колбу емкостью 500 мл, вносят туда 5,5 г «-ацетилтолуола (синтез см. стр. 171), снабжают колбу коротким воздушным холодильником и помещают в водяную баню, нагре- нагретую до 50°С. Выдерживают реакционную массу при 50°С, непре- непрерывно встряхивая, в течение 30 мин, затем выливают содержимое колбы в стакан и подкисляют концентрированной НС1 до кислой реакции по конго. Выпавшую «-толуиловую кислоту отфильтровы- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре небольшими порциями холодной воды и высушивают на воздухе. Выход около 5 г (90% от теоретического); т. пл. 176—178°С (из воды). Аналогичным образом из соответствующих к-ацетилалкилбен- золов (синтез см. стр. 171) получают к-этилбензойную кислоту (выход 90% от теоретического; т. пл. 113°С), «-я-пропилбензой- ную кислоту (выход 95% от теоретического; т. пл. 141 °С), куми- иовую («-изопропилбензойную) кислоту (выход 95% от теорети- теоретического; т. пл. 117°С), «-«-бутилбензойную кислоту (выход 88% от теоретического; т. пл. 98—99°С). Толухинон NH2 -СН, Na2Cr2O7 (H2SO4) К помещенному в стакан емкостью 1 л раствору 20 г о-толун- дина в смеси 580 мл воды и 44 мл концентрированной H2SO4 по- постепенно очень маленькими порциями, охлаждая льдом и пере- перемешивая, добавляют в течение 1 ч 20 г порошкообразного Na2Cr2O7-H2O (рис. 16 в Приложении I). Температура реакцион- реакционной смеси не должна превышать 5°С (охлаждение льдом из- изнутри). Реакционную смесь перемешивают еще 1 ч и оставляют на ночь при комнатной температуре. Затем при перемешивании добавляют в течение 1,5 ч еще 35 г тонкоизмельчеиного Na2Cr2O7-H2O и перемешивают еще 2 ч. Затем реакционную массу экстрагируют эфиром C раза по 50 мл; см. примечание). Соединенные эфирные вытяжки сушат над прокаленным СаС1г. Отгоняют эфир и быстро перегоняют толухинон с водяным паром 119
(рис. 4 в Приложении I). Во избежание потерь холодильник должен быть достаточно эффективным. Удаляют толухинон из трубки холодильника, объединяют его с находящимся в прием- приемнике, отжимают на фильтре и высушивают в эксикаторе над СаС!2. Выход около 10 г D4% от теоретического); т. пл. 67°С. Примечание. Обычно как водный, так и эфирный слои бывают настолько темными, что границу их раздела трудно различить. По этой причине в дели- делительной воронке отделяют при каждом экстрагировании приблизительно по 50 мл r.epxneii части жидкости, соединяют отделенные эфирные вытяжки (—150 мл) i; окончательно освобождают от воды в небольшой делительной воронке, где грашша раздела виднее (меньше толщина слоя). Иногда для лучшей видимости грангиы раздела делительную воронку освещают сзади лампой мощностью 60— 100 Вт. Эфир чрезвычайно легко воспламеняется и при стоянии на воздухе дает порем сн; соответствующие меры предосторожности описаны на стр. 260. 274. Трииетилуксусная (пивалиновая) кислота CrOj: CH3C0OH(H2O) (СНз)зС—С—СН3 : > (СН3)зС—СООН О Раствор 29 г пинаколина (синтез см.: СОП., I, 340) в 15 мл ледяной уксусной кислоты помещают в трехгорлую колбу емко- емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром (рис. 3 в Приложении I; вместо капельной во- .ронки вставлен термометр). Затем нагревают содержимое колбы до 100°С (при 50—80°С окисление вообще ие идет) и по каплям прибавляют через обратный холодильник в течение 30 мин заранее приготовленный раствор СгО3 в водной уксусной кислоте (см. при; мечание). Реакционную смесь разбавляют 200 мл воды, нейтрали- нейтрализуют концентрированным раствором NaOH и подвергают пере- перегонке с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Полученную кислоту отделяют в делительной воронке, сушат над плавленым СаС12 и перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 23 г G5% от теоретического); т. кип. 75— 78°С при 20 мм рт. ст.; т. пл. 35—36 °С. Примечание. Растворяют 20 г СгОз в 10 мл воды и, когда растворечне за- ¦КОИЧ1 тся, добавляют 25 мл ледяной уксусной кислоты. Уротропин СН3ОН О2-,Си: 600 °С Н' :с=о NH, н2сч/сн2 H,CV N В колбу Вгорца емкостью 100 мл, отводная трубка которой отогнута вверх и оканчивается капилляром, помещают 50 мл ме- метилового спирта. Горло колбы закрывают резиновой пробкой 120 с трубкой, доходящей до дна колбы, а к отводной трубке присое- присоединяют трубку из кварцевого стекла диаметром 2 см и длиной 30 см, внутрь которой помещают пробку из тонкой медной прово- проволоки длиной 5—7 см. Верхний конец кварцевой трубки соединяют с вертикальным холодильником и двумя поглотительными склян- склянками с концентрированным раствором NH3 (аммиак ядовит; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 252), которые снаружи охлаждаются льдом (рис. 17 в Приложении I). Колба Вюрца помещается в водяную баню, нагретую точно до температуры 46—47 °С. Поддержание постоянной температуры в бане совершенно необходимо: при более низких температурах могут образоваться взрывоопасные смеси паров метилового спирта с воздухом (правила работы см. стр. 271), при более высоких — часть метилового спирта может не успеть окислиться и выход, будет низким. Присоединив крайнюю поглотительную склянку к водоструйному насосу, начинают просасывать через раскален- раскаленную докрасна горелкой медь смесь паров метилового спирта с воздухом. В некоторых случаях (это зависит от качества мед- медной проволоки и ее диаметра) красное каление поддерживается теплотой самой реакции, и тогда дополнительное нагревание го- горелкой становится излишним. Образовавшийся формальдегид мо- моментально реагирует в поглотительных склянках с аммиаком, образуя уротропин. Пропускание воздуха следует продолжать до- тех пор, пока в колбе не останется 5—7 мл спирта (точное коли- количество оставшегося спирта учитывается при вычислении выхода). Уротропин выделяют из содержимого поглотительных склянок выпариванием досуха (тяга!) па водяной бане. Выход 60% от теоретического, считая на пропущенный метиловый спирт. а-Фенилнафталин В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают 10 г 1-а-нафтилциклогексеиа (синтез см. стр. 147) и 3,5 г тонкопзмель- ченной серы, присоединяют к колбе обратный холодильник (рис. 2 в При- Приложении I) и нагревают 3 ч при 250— 260СС на масляной (или лучше—ме- лучше—металлической) бане (правила работы с взгретыми до высокой температуры банями см. стр. 262) до прекращения выделения сероводорода (работа ве- Рис. 30. Колба с саблей. дется в хорошо действующем вытяж- вытяжном шкафу; сероводород ядовит; меры предосторожности и пер- первая помощь при отравлении см. стр. 253). Затем реакционную 121
смесь переносят в колбу с саблей (рис. 30) и выделяют а-фенил- нафталин перегонкой в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 7 г G0% от теоретического); т. кип. 187—190°С при 12 мм рт. ст.; т. пл. 84—86 °С. транс-Циклогександиол-1,2 НСООН + Н2О2 - 1 + нсооон —> нсооон он + НСООН •он В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой (рис. 3 в Прило- Приложении I), помещают смесь 100 мл 85%-ной муравьиной кислоты и 11,6 мл A3 г) 30%-ной перекиси водорода, затем в течение 5 мин прибавляют по каплям 8,2 г циклогексена (см. примечание) и заменяют капельную воронку термометром. Реакционная смесь самопроизвольно нагревается до 65—75 °С и становится гомоген- гомогенной. Затем ее нагревают 2 ч при 65—75 °С па водяной бане. Берут пробу на содержание перекисей (с KI), при наличии перекисей продолжают нагревание. После полного разрушения перекисей от- отгоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I) избыток муравьиной кислоты и воды, а остаток нагревают на кипящей водяной бане в течение 45 мин с 50 мл 20%-ного раствора NaOH (для омыления образующегося формиата). Охлаждают, нейтрализуют 2 н. НС1 (по лакмусу) и упаривают на водяной бане в вакууме. Остаток несколько раз экстрагируют теплым этилацетатом. Из экстракта отгоняют растворитель, затем перегоняют в вакууме циклогексан- диол. Выход около 8 г G0% от теоретического); т. кип. 127— 131 °С при 18 мм рт. ст.: т. пл. 103 °С. Примечание. Ни в коем случае не следует увеличивать загрузки, так как при работе с бблыиими количествами реакция легко может выйти из-под кон- контроля и закончиться взрывом! Цаклогексанон* -)=о Na2Ci-2O7 В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, ка- капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложе- Приложении I), помещают раствор 25 г циклогексанола в 30 мл эфира (эфир чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Содержимое колбы охлаждают до 10—12°С. Окисли- Окислительную смесь, приготовленную из 23 г Na2Cr2O7'H2O, 38 г H2SO4 (плотн. 1,84 г/см3) и 250 мл воды, охлаждают до 4°С и прибав- прибавляют при перемешивании к раствору циклогексанола с такой ско- 122 ростью, чтобы температура не поднималась выше 5°С. Раствор оставляют на ночь. На следующий день реакционную смесь пере- перемешивают 3 ч при комнатной температуре. В делительной во- воронке отделяют верхний слой, нижний экстрагируют эфиром D раза по 50 мл). Эфирные вытяжки встряхивают с прокаленным К2СОз и высушивают над Na2SO4. Остаток после отгонки эфира перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 21 г (85% от теоретического); т. кип. 41—45°С при 9 мм рт. ст.; я* 1,4485. U Аналогичным путем можно получить кетоны и из других вто- вторичных спиртов: из октанола-2 — октанон-2 (выход 70% от теоре- теоретического: т. кип. 170—173°С; п'2° 1,4150); из нонанола-5 (синтез см стр. 141) — ди-я-бутилкетон (выход 70% от теоретического; т. кип. 89—91 °С при 25 мм рт. ст.; п™ 1,4190). Список рекомендуемых синтезов Кислоты Адипиновая кислота: П., 201; Ю., I/II, 210; ПОХ., 700; Орг., 353; СОП., I, 15. 'Азелаиновая кислота: П., 203; Орг., 354; СОП., II, 9. Альдегидофталевая кислота: СОП., II, 27. б-Ацетил-м-валериановая кислота: СОП., IV, 73. Бензойная кислота: П., 109; Р., 59; Г., 258; Ю, Г/11» 211. Валериановая кислота: ПОХ., 687. я-Гептановая (энантовая) кислота: СОП., II, 571. 2,4-Динитробензойная кислота: СОП., III, 214. р, Р-Диметилакриловая кислота: СОП., III, 182. Изомасляная кислота: П., 96; ПОХ., 686. о-Карбоксикоричная кислота: СОП., VI, 38. Масляная кислота, бутиловый эфир: СОП., I, 147. Мононадфталевая кислота: Орг., 404; СОП., III, 326. р-Нафтойная кислота: СОП., II, 351. гс-Нитробензойная кислота: П., 99; Р., 51; ПОХ., 694; СОП., I, 296. Пирослизевая кислота: П., ПО; Ю., I/II, 213; СОП., VIII, 71. Сахарная кислота: П., 98. Слизевая кислота: Орг., 347. Терефталевая кислота: Ю., I/II, 214; ПОХ., 690, 691; СОП., IV, 446. о-Толуиловая кислота: СОП., IV, 480. га-Толуиловая кислота: СОП., IV, 482. Триметилуксусная (пивалиновая) кислота: СОП., I, 412. Трихлоруксусная кислота: Орг., 348. Флуоренон-2-карбоновая кислота: СОП., IV, 520. Фталевая кислота, ангидрид: Р., 54. Фумаровая кислота: СОП., II, 541. 123
о-Хлорбензонная кислота: СОП., II, 556. (З-Хлорпропионовая кислота: СОП., I, 487. Щавелевая кислота: Ю., I/II, 216, Общие методики синтеза кислот: окислением метилкетонов ги- побромитом: Орг., 357; окислением алкилированных аромати- ароматических соединений: Орг., 335; окислением пиколинов (до пири- динкарбоновых кислот): Орг., 336. Альдегиды и к е т о н ы. Адипиновый альдегид: Г., 429. Бензальдегид: Г., 248. Бензил: Л., 97; Г., 26!; СОП., I, 83. Дифеновый альдегид: СОП., XII, 61. Изозалеркановын альдегид: П., 94; ПОХ., 862. Инданон: СОП., XII, 76. (—)-Ментон: СОП., I, 246. 2-Нафтальдегнд: Орг., 338. n-Нитроацетофенон: ПОХ., 688. /г-Нитробензальдегид: СОП., II, 366. л-Нитробензальдиацетат (диацетат п-нитробензальдегида)-» СОП., VIII, 36. о-Нитробензальдиацетат (диацетат о-нитробензальдегида): СОП., III, 348. Пропиоловый альдегид: СОП., VIII, 46. Пропиоиовый альдегид: СОП., II, 424. а-Тетралон: СОП., III, 405. о-Толукловый альдегид: СОП., IV, 484. Уксусный альдегид: П., 90; Г., 243; ПОХ., 692. Фенилглиоксаль: СОП., II, 507. Формальдегид: Г., 241. Цпклогександион-1,2: СОП., IV, 213. Цнклогексанон: ПОХ., 865. Циклодекандион-1,2: СОП., VIII, 84. Общие методики синтеза карбонильных соединений: Орг., 339, 343, 344. Эфнры альдегид о- и кетонокислот н-Бутиловый эфир глиоксиловой кислоты: СОП., VII, 18. Метиловый эфир я-ацетилбензойной кислоты: СОП., IV, 309. Этиловый эфир глиоксиловой кислоты: Орг., 355. Этиловый эфир мезоксалевой кислоты: Г., 429. Этиловый эфир пировиноградной кислоты: СОП., IV, 589. Хиноны Антрахинон: Р., 58; Ю., I/II, 211. Аценафтенхинон: СОП., III, 82; СОП., VI, 10. n-Бензохиион: Г., 348, 349; П., 112; Р., 52; Л., 125; Ю., 1/11,213, ПОХ., 695; СОП., I, 643; СОП., II, 545. 124 2-Метилнафтохинои-1,4: ПОХ., 696. Нафтохинон-1,2: Р., 53; ПОХ., 699; Орг., 351; СОП., II, 353; СОП., V, 41. Пафтохинон-1,4: Р., 54; СОП., I, 286. Фенантренхинон: Р., 57; СОП., VI, 73. Общая методика получения хинонов из углеводородов дей- етзием хромового ангидрида: Орг., 349. Г л и к о л и , спирты, сс-о к и с и Аленафтенилацетат: СОП., III, 79. Ацеталь Д,?-глицеринового альдегида: СОП., II, 65. 9,!0-Диоксистеариновая кислота: СОП., XI, 19. Окись изофорона: СОП., IX, 52. Окись транс-стильбеиа: СОП., X, 64. Окись стирола: СОП., I, 321. транс-Циклогександиол-1,2: СОП., IV, 559. Дегидрирование гидроаромат и чес к их соединений Общая методика каталитического дегидрирования гндроарома- тпческих соединений в газовой фазе: Орг., 360. ВОССТАНОВЛЕНИЕ М-Бензил-м-нитроанилин * /NO, М-Бензилиден-ж-нитроаиилин. В колбу Вюрца емкостью 50 мл помещают 2,5 г бензальдегида, 2,8 г ж-нитроанилина (синтез см.: Ю., I/II, 168), 25 мл^ензола (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты: правила*'работы см. стр. 260) и несколько кипятиль- кипятильников, соединяют холодильник с алонжем (рис. 7 в Приложе- Приложении I) и нагревают на электроплитке с закрытой спиралью до кипения. Используя в качестве приемника мерный цилиндр, отго- отгоняют 22—24 мл бензола (обычно для этого требуется 25—30 мин). Остаток после охлаждения закристаллизовывается. Его перекри- сталлнзовывают из минимального количества метилового спирта. Выход около 23 г F0% от теоретического); т. пл. 70°С. 125
N-Бензил-ж-нитроанилин. Полученный N-бензилиден-ж-нитро- анилин помещают в трехгорлую колбу емкостью 50—100 мл, снаб- снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной ворон- воронкой (рис. 3 в Приложении I), и вносят туда же 20 мл метилового спирта. В полученную смесь, охлажденную до —30°С, добавляют при перемешивании в течение 3 мин охлажденный до —30°С раствор 0,75 г NaBH4 в 15 мл метилового спирта (см. примеча- примечание). Затем реакционную смесь кипятят с обратным холодильни- холодильником в течение 15 мин и после охлаждения до комнатной темпера- температуры выливают при перемешивании в 50 мл воды. После стояния в течение 15 мин и периодического перемешивания отфильтровы- отфильтровывают на воронке Бюхнера выпавшие оранжевые кристаллы, про- промывают их на фильтре водой и высушивают на фильтровальной бумаге. Выход около 2,1 г (86% от теоретического). В случае не- необходимости препарат перекристаллизовывают из этилового спирта; т. пл. 106—107°С. Примечание. Этот раствор готовят при — 30 °С не более чем за 5 мин до применения, так как боргидрид натрия реагирует с метиловым спиртом; колбу с раствором нельзя плотно закупоривать (выделяется водород): NaBH4 + 4CH3OH 4Н2 + CH3ONa + В(ОСН3K Боргидрид натрия вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 268. Бензпинаколин 2(СВН5JСО (СьН5JС-С(СвН5J но (С6Н5KС-С-СвН5 II о Бензпинакон. В круглодонную колбу емкостью 250 мл поме- помещают 10 г бензофенона, 150 мл уксусной кислоты, 25 мл воды и 5 г цинковой пыли, присоединяют к колбе обратный холодильник (рис. 2 в Приложении I) и кипятят смесь 2 ч. Из реакционной смеси после охлаждения выпадает бензпинакон. Его отфильтровы- отфильтровывают на воронке Бюхнера и перекристаллизовывают из ледяной уксусной кислоты. Выход около 6 г; т. пл. 185—186°С (с разложе- разложением). Бензпинаколин. Полученный бензпинакон F г) переносят в круглодонную колбу емкостью 50 мл, добавляют 70 мг иода и 35 мл ледяной уксусной кислоты и кипятят с обратным холодиль- холодильником (рис. 2 в Приложении I) до получения однородного раство- раствора и затем еще 5 мин. Выпавший после охлаждения реакционной смеси бензпинаколин отфильтровывают на воронке Бюхнера, про- промывают на фильтре небольшим количеством этилового спирта (для удаления иода) и высушивают на воздухе. Выход около 5 г (90% от теоретического, считая на бензпинакон); т. пл. 178— 179СС. 120 Бутанол-2 СНз—С—СН2- II О -сн3 Na: влажный эфир СН3- -СН- j ОН -сн2- -СН3 В колбу с двурогим форштоссом емкостью 100 мл, снабженную обратным холодильником, помещают 8,5 г метилэтилкетона, 15 мл эфира (эфир чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260) и 16 мл воды. При охлаждении реакционной колбы ледяной водой и непрерывном встряхивании постепенно добавляют в нее маленькими кусочками 8 г металлического натрия (правила работы см. стр. 278). Когда прибавлена половина всего количе- количества натрия, в колбу доливают еще 8 мл воды. В конце реакции натрий можно вводить большими порциями. Когда весь натрий прореагировал, верхний слой отделяют, а нижний (водный) один раз экстрагируют 40 мл эфира. Эфирную вытяжку объединяют с органическим слоем, один раз промывают водой, сушат над MgSC>4 и перегоняют (рис. 1 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 95—101 °С. Выход составляет 6 г G0% от теоретического). В колбе после перегонки остается небольшое количество пина- кона метилэтилкетона. При повторной перегонке бутанол-2 соби- собирают в интервале 98—100 °С; п% 1,3955. Гидрокоричная (fi-фенилпропионовая) кислота Ni (H2N-NH2) свн5—сн=сн—соон >- с6н5—сн2—сн2—соон В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Прило- Приложении I), помещают раствор 4,1 г NaOH в 100 мл воды, 0,2—0,3 г скелетного никелевого катализатора (приготовление см. стр. 195) и 14,8 г коричной кислоты (синтез см. стр. 100). Смесь нагревают на водяной бане до 90°С и при перемешивании в течение 15 мин прибавляют 12 г 85%-ного гидразингидрата (приготовление см. стр. 92). Нагревание при 90 °С н перемешивание продолжают до полного прекращения выделения азота. Дают реакционной смеси охладиться до комнатной температуры, отфильтровывают катали- катализатор и подкисляют концентрированной НО до кислой реакции по конго. Экстрагируют хлороформом B раза по 30 мл), отгоняют растворитель на кипящей водяной бане, а остаток перегоняют в вакууме из колбы с саблей (см. рис. 30). Выход около 11 г (80% от теоретического); т. кип. 146—148 "С при 8 мм рт. ст. При стоя- стоянии препарат закристаллизовывается. Т. пл. 47—48 °С. Аналогично из а-метилкоричной кислоты получают 2-метил- 3-фенилпропионовую кислоту (выход 90% от теоретического, т. кип. 152—154 °С при 14 мм рт. ст:). 127
],Г-Диоксидициклогексал (пинакон из циклогексанона) !=0 он но l (HgCl2); H2O В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником с хлоркальциевон трубкой (должна свободно пропускать воздух, см. стр. 287) и мешалкой (рис. 3 в Приложении I), помещают 12,5 г мелких свеженастроганных алюминиевых стружек и 100 мл сухого бензола, нагревают на электроплитке с закрытой спиралью до слабого кипения н при перемешивании сразу приливают рас- раствор 6 г HgCl2 (осторожно — яд! Меры предосторожности к пер- первая помощь при отравлении см. стр. 258) в 50 г свежеперегнашюго циклогексанона. Вскоре начинается реакция, сопровождающаяся вскипанием реакционной смеси и разогреванием колбы. По окон- окончании реакции содержимое колбы кипятят в течение 2 ч, затем охлаждают, обрабатывают 40 мл воды (охлаждение в бане со льдом) и нагревают до кипения. Реакционную смесь в горячем состоянии фильтруют на воронке Бюхнера. Осадок снова перено- переносят в колбу, добавляют 50 мл бензола (бензол легко воспламе- воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260), кипятят с обратным холодильником в течение 10 мин и затем опять фильт- фильтруют (в горячем состоянии). Такая обработка повторяется еще два раза. Соединенные бензольные вытяжки охлаждают смесью снега и солн. Выпавший осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера и сушат на воздухе. Выход 15 г C0% от теоретического); т. пл. 122—123 °С. 1,1'-Дшксидициклопентил (пинакон из циклопентанона) ОН AI (HgCIj); H2O 2( ^=0 ¦> но В колбу емкостью 500 мл, снабженную обратным холодильни- холодильником (рис. 2 в Приложении 1), помещают 20 г свеженастроганных алюминиевых стружек н 100 мл абсолютного бензола (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260). Нагревают смесь до кипения на электроплитке с закрытой спиралью и в один прием прибавляют из капельной воронки рас- раствор 10 г HgCb (осторожно — яд! Меры предосторожности и пер- первая помощь при отравлении см. стр. 258) в 105 мл сухого цикло- циклопентанона. Колбу энергично встряхивают до начала реакции. Когда бурная стадия реакции окончится, реакционную смесь кипятят 3 ч на водяной бане при периодическом встряхивания, за- затем прибавляют 85 мл воды и 150 мл бензола, нагревают на водя- 128 ной бане еще 2 ч и в горячем состоянии фильтруют. Фильтрат от- отделяют, а осадок экстрагируют кипящим бензолом B раза по 80 мл) в колбе с обратным холодильником. Бензольные вытяжки объединяют и отгоняют бензол на водяной бане при небольшом разрежении A00—120 мм рт. ст.; водоструйный насос). Выпавший осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера. Выход 30 г C0% от теоретического); т. пл. 102—106°С. После промывания петро- лейным эфиром т. пл. 107—108 °С, 2,3-Дифенилбутандиол-2,3 (пинакон из ацетофенона) 2СвН5-С~СН3 О СН | | —С НО ОН В колбу емкостью 1 л, снабженную обратным холодильником, помещают 30 г ацетофенона, растворенного в 200 мл абсолютного спирта, 200 мл сухого бензола (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260), 12 г свеженастроган- свеженастроганных алюминиевых стружек и 5 г HgCl2 (осторожно — яд! Меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 258). Реакционную смесь нагревают 6 ч на кипящей водяной бане и за- затем выливают на смесь 50 г льда и 100 мл 2 н. НС1. Бензольный слой отделяют, а водный экстрагируют бензолом C раза по 75 мл). Бензольные вытяжки присоединяют к основному слою, п-ромывают насыщенным раствором NaCl, подкисленным НС1, и высушивают над прокаленным MgSO4 или К2СО3. После отгонки бензола (рис. 7 в Приложении 1) остаток закристаллизовывается при охлаждении. Вязкий желтоватый пинакон содержит непро- реагировавший ацетофенон и смолы. Их удаляют встряхиванием с петролейным эфиром. Выход неперекристаллизованного пина- коиа около 11 г C5% от теоретического); т. пл. 85— 105°С. Обра- Образовавшуюся смесь диастереомеров можно перекристаллизовать из смеси бензола и лигроина. 1,3-Дифенилпропен-1-ол~3 свн6—сн=сн—с—сбн5 II о LiAiH4<H2O) свн5—сн=сн—сн—с6н5 ] он Алюмогидрид лития. В случае отсутствия необходимого для данной задачи готового LiAlH4 его можно получить в том же при» боре, в котором будет проводиться восстановление (рис. 3 в При» ложении 1), В трехгорлую колбу емкостью 250 мл помещают 3,62 г грубонзмельченного гидрида лития (кусочки величиной с горошину; меры предосторожности при измельчении см. стр. 270) 129
и 40 мл абсолютного эфира (эфир чрезвычайно легко воспла- воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Включив мешалку, смесь нагревают до кипения на водяной бане (рядом не должно быть зажженных горелок и раскаленных предметов, например электро- электроплиток!) и быстро добавляют по каплям или тонкой струей зара- заранее приготовленный раствор 26,7 г А1Вг3 (бромистый алюминий дымит на воздухе, вызывает ожогн кожи; правила работы см. стр. 268) в 80 мл абсолютного эфира. Этот раствор готовят под тягой в двухгорлой колбе с обратным холодильником, снабженным хлоркалышевой трубкой (должна свободно пропускать воздух, см. стр. 287), внесением небольших порций А1Вг3 в эфир (чрезвы- (чрезвычайно огнеопасен, правила работы см. стр. 260), охлажденный до — 15 Ч 20°С. После добавления к гидриду лития всего раствора А1Вг3 (около 20 мин) перемешивание и нагревание смеси про- продолжают еще 1 ч. Охлажденный эфирный раствор декантируют с осадка через воронку с неплотным тонким слоем стеклянной ваты в коническую колбу, которую по окончании декантации немедлен- немедленно закрывают хорошо подогнанной корковой пробкой. К осадку, оставшемуся в трехгорлой колбе, приливают 40 мл абсолютного эфира, энергично перемешивают, дают отстояться и снова декан- декантируют в ту же коническую колбу. Полученный эфирный раствор содержит около 3,6 г LiAIH4. 1,3-Дифенилпропен-1-ол-3. В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодиль- холодильником (рис. 3 в Приложении I), приливают из конической колбы раствор 3,6 г LiAIH4 в абсолютном эфире (см. примечание). Охлаждают колбу до —10 °С и в течение 1 ч добавляют из капель- капельной воронки раствор 19 г бензилиденацетофенона (синтез см. стр. 98) в 120 мл абсолютного эфира. Затем убирают охлаждающую баню и, продолжая перемешивание, дают смеси нагреться до ком- комнатной температуры. Когда восстановление закончится (обычно через 30 мин), в колбу приливают по каплям 15 мл воды, а за- затем ПО мл 2 н. H2SO4. Эфирный слой отделяют, водный экстра- экстрагируют эфиром B раза по 40 мл). Эфирные вытяжки соединяют с эфирным слоем и высушивают над прокаленным MgSO4. Остаток после отгонки эфира (обычно масло) перекристаллизовывают из смеси 80 мл гептана и 8 мл эфира. Выход около 8 г E0% от тео- теоретического); т. пл. 56—57 °С. Примечание. В том случае, когда в работе используется готовый алюмогид- рид лития, в трехгорлую колбу помещают 120 мл абсолютного эфира и при энергичном перемешивании добавляют суспензию 3,6 г алюмогидрида лития в 30 мл абсолютного эфира, которую готовят тщательным растиранием алюмо- алюмогидрида в предварительно просушенной ступке под слоем абсолютного эфира. Маргарин В состав подсолнечного масла входят глицериды непредельных кислот — олеиновой C9%) и линолевой D7%), а также глице- глицериды предельных кислот — пальмитиновой и стеариновой. При 130 каталитическом гидрировании жидкие глицериды олеиновой и линолевой кислот переходят в твердый глицерид стеариновой кис- кислоты: CH3(CH2O-CH=CH-(CH2OCOOR _! CH3(CH2LCH=CH-CH2-CH=CH(CH2OCOOR — Работа проводится в грушевидной трехгорлой колбе емкостью 100 мл (видоизмененный прибор 3 в Приложении I: вместо капель- капельной воронки в левое горло вставляют на каучуковой пробке газо- подводящую трубку, доходящую до дна колбы; вместо обратного холодильника в правое горло колбы, также на каучуковой пробке, вставляют изогнутую, оканчивающуюся несколько ниже пробки газоотводную трубку). К газоподводящей трубке присоединяют газометр (см. стр. 54) с водородом (взрывоопасен; получение и меры предосторожности см. стр. 55, 271) и склянку Тищеико с H2SO4, которая позволяет контролировать скорость подачи водо_- рода в прибор (работа выполняется под тягой!). К газоотводной трубке также присоединяют склянку Тищенко с H2SO4, которая служит гидравлическим затвором и позволяет контролировать герметичность прибора; при отсутствии герметичности через склянку не будет пробулькивать избыточный водород. В колбу помещают 50 г подсолнечного масла и 5—10 г катали- катализатора (порошкообразный сплав никеля и алюминия; приготовле- приготовление см. стр. 135), вытесняют воздух из прибора водородом (без- (беззвучное воспламенение пробы газа, взятой на выходе) и при энер- энергично работающей мешалке постепенно нагревают колбу на масляной бане до 250 °С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). Процесс гидрирования про- продолжается 5—6 ч и заканчивается тогда, когда проба масла начнет застывать на холодном стекле. Еще не остывшую реакционную массу отфильтровывают от катализатора на воронке для горячего фильтрования и определяют температуру плавления полученного маргарина C3—38 °С). Выход количественный. Метил-м-нитрофенилкарбинол А1(ОСзН7-изо)з с—сн3 >¦ II о СН—СН3 I ОН NO, NO, а) В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 90 мл изопропилового спирта, высушенного над прокаленным К2СО3, 2 г свеженастроганных алюминиевых стружек, тщательно промытых изопропиловым спиртом, и 0,06 г HgCl2 (осторожно — яд! Меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 258). Колбу присоединяют к обратному холодильнику, снабженному хлоркальциевой трубкой (рис. 2 в Приложении I; хлоркальциевая 131
трубка должна свободно пропускать воздух, см. стр. 287) и осто- осторожно кипятят до тех пор, пока алюминий полностью не раство- растворится. К полученному раствору изопропилата алюминия в изопропи- ловом спирте добавляют 17 г высушенного в вакууме ж-нитро- ацетофенона (синтез см.: СОП., II, 361) и кипятят с обратным холодильником в течение 1 ч. После того как весь кетон раство- растворится, заменяют обратный холодильник на нисходящий и отгоняют При атмосферном давлении большую часть изопропилового спирта й образовавшегося ацетона, а затем в вакууме — остаток раство- растворителя. Охлаждают содержимое колбы (вязкое масло) до 50 °С и постепенно прибавляют его при механическом перемешивании к 175 мл охлажденного до 0°С 3 н. раствора H2SO4 (рис. 16 в При- Приложении I). Остаток масла из колбы смывают охлажденным 3 н. раствором H2SO4 и добавляют к основной массе. Перемешивание продолжают до тех пор, пока вязкое масло ие закристаллизуется. Затем отфильтровывают на воронке Бюхнера полученное кристал- кристаллическое вещество, дважды промывают его на фильтре водой (порции 25 и 15 мл), тщательно отжимают и высушивают на воз- воздухе. Препарат перекристаллизовывают из бензола. Маточный раствор упаривают до половины объема (отсутствие по соседству зажженных горелок!) и присоединяют выпавший осадок к основ- основному количеству вещества. Выход около 8 г E0% от теоретиче- ческого); т. пл. 61— 62°С. б) В трехгорлой колбе емкостью 250 мл, снабженной мешал- мешалкой, капельной воронкой и термометром (рис. 3 в Приложении I; вместо капельной воронки вставлен термометр), укрепленным в горле с помощью пробки, в которой вырезан паз для сообщения с атмосферой, растворяют 8,2 г лг-нитроацетофенона (синтез см.; СОП., II, 361) в 100 мл метилового спирта (метиловый спирт легко воспламеняется, ядовит; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 259). Затем растворяют 0,75 г КВН4 (вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 270) в 0,75 мл 2 н. раствора NaOH, разбавляют полученный раствор 7,5 мл дистиллированной воды и постепенно при постоянном перемешивании добавляют его из капельной во- воронки к метанольному раствору ж-нитроацетофенона, следя затем, чтобы температура реакционной смеси поддерживалась в интер- интервале 20—25"С (для этого иногда приходится прибегать к охлаж- охлаждению реакционной колбы в бане с ледяной водой). Затем заме- г;"ют термометр нисходящим холодильником, отгоняют около 40 мл метилового спирта (работающая мешалка заменяет кипя- кипятильники) и добавляют к остатку 50 мл воды. Если продукт реак- реакции при этом не кристаллизуется, а выпадает в виде масла, его экстрагируют эфиром C раза по 25 мл); эфирные вытяжки объ- объединяют и высушивают над 3 г прокаленного MgSO4 (эфир чрез^ вычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Вы- Высушенный эфирный раствор фильтруют через складчатый фильтр 132 в круглодонную колбу емкостью 150 мл, промывают осадок на фильтре 5 мл сухого эфира, снабжают колбу нисходящим холо- холодильником (рис. 7 в Приложении I) и возможно более полно от- отгоняют зф'п на водяной бане. Если остаток не закристаллизовы- вается, оставляют его на ночь в холодильнике, затем перекристал- перекристаллизовывают из минимального количества этилового спирта. Выход около 4,8 г E8,5% от теоретического); т. пл. 62,5°С. Метилфенилксрбинол' СвН5—С—С II о NaBH4 С5Н5—СН— ОН В стакане емкостью 150 мл растворяют 1,22 г боргидрида нат- натрия (вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 270) в 25 мл этилового спирта и при перемешивании термометром (на шарике термометра муфта из каучуковой трубки) добавляют по каплям из капельной воронки 12 г ацетофенона, следя за тем, чтобы темпе- температура реакционной смеси не превышала 50 °С (охлаждение в бане со льдом, уменьшение скорости прибавления ацетофенона). После того как весь ацетофенон прибавлен, реакционную смесь (содержит белый осадок) оставляют на !5 мин при комнатной температуре и затем при перемешивании по каплям добавляют около 10 мл 10%-ного раствора НС1. При этом выделяется водо- водород (по соседству не должно быть зажженных горелок), а боль- большая часть белого осадка растворяется. Содержимое стакана пере- переливают в колбу Вюрца емкостью 100—150 мл со средним ила высоким отводом, снабженную холодильником (рис. 7 в Приложе- Приложении I) с алонжем, и на электроплитке с закрытой спиралью от- отгоняют этанол до тех пор, пока жидкость не разделится на два слоя. После охлаждения оба слоя выливают в делительную во- воронку и осторожно встряхивают с 20 мл эфира. Эфирный слой от- отделяют, а водный снова экстрагируют эфиром A0 мл). Эфирные вытяжки соединяют, высушивают над прокаленным К2СО3, от- отгоняют эфир, а остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложе- Приложении I). Выход около 8,7 г G2% от теоретического); т. кип. 95— 97 °С при 13 мм рт.ст.; п™ 1,5245. _, Метил-п-хлорфенилкарбинол А|(ОСаН7-изо)з -С-СНз + (СНзJСНОН- С1 О СН-СНз ОН К раствору изопропилата алюминия в изопропиловом спирте (получение см. стр. 131), приготовленному из 2 г алюминиевых стружек и 90 мл изопропилового спирта, добавляют 16,5 г л-хлор- 133
ацетофенона (синтез см.: СОП., I, 106) и кипятят смесь с обрат- обратным холодильником, снабженным хлоркалышевой трубкой (хлор- кальциевая трубка должна свободно пропускать воздух, см. стр. 287), в течение 1 ч. Заменяют обратный холодильник на нис- нисходящий и отгоняют при атмосферном давлении большую часть изопропилового спирта и образовавшегося ацетона (изопропиловыи спирт и ацетон легко воспламеняются, правила работы см. стр.260), а затем в вакууме — остаток растворителя (рис. 5 в Приложении I). Охлаждают содержимое колбы (вязкое масло) до 50 °С и выли- выливают его при механическом перемешивании в 100 мл 2 н. HCL Органический слой отделяют, а водный экстрагируют бензолом B раза по 50 мл). Бензольные вытяжки соединяют с основным количеством вещества, высушивают в течение 15 мин над про- прокаленным СаСЬ и отгоняют бензол (бензол легко воспламеняется, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 260). Остаток после отгонки бензола перегоняют в вакууме с воздушным холодильни- холодильником (рис. 5 в Приложении I). Выход около 13 г (80% от теорети- теоретического); т. кип. 81—85 °С при 1 мм рт. ст.; n2g 1,5420. Пинаконгидрат 2(СН3JСО (СН3JС—С(СН3Ь • 6Н2О но он В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой (рис. 3 в Приложении I), помещают 40 мл абсолютного бензола и 4 г магниевых стружек. Затем при перемешивании из капельной воронки вводят 'Д—Vs часть рас- раствора 4,5 г HgCI2 (осторожно — яд! Меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 258) в 40 мл абсолютного ацетона. Реакция начинается через 5—10 мин с помутнения рас- раствора, после чего реакционная масса закипает. Если по проше- прошествии указанного времени реакция не начнется, колбу подогре- подогревают на водяной бане (бензол и ацетон легко воспламеняются, пары бензола ядовиты; правила работы см. стр. 260). Оставшуюся часть раствора HgC!2 в ацетоне вводят с такой скоростью, чтобы реакционная масса спокойно кипела. По окончании реакции колбу нагревают на водяной бане в течение 1 ч. Затем баню убирают, дают колбе несколько охла- охладиться, вводят через капельную воронку 10 мл воды и снова на- нагревают смесь на водяной бане в течение 30 мин. Выпавший оса- осадок Mg(OHJ (см. примечание) отделяют от еще теплой реакцион- реакционной массы на воронке Бюхнера, снова помещают его в колбу, до- добавляют 30 мл бензола и нагревают на водяной бане при меха- механическом перемешивании в течение !0—15 мин. Описанные опе- операции повторяют 2—3 раза. 134 Бензольные вытяжки, объединенные с основной частью реак- реакционной массы, помещают в колбу Вюрца и отгоняют 2/з объема бензола на водяной бане (прибор 7 в Приложении I). Остаток переносят в стакан, добавляют 15—20 мл воды и хорошо переме- перемешивают стеклянной палочкой, охладив смесь до 0°С. Через неко- некоторое время выпавший пинаконгидрат отфильтровывают на во- воронке со стеклянным пористым дном, хорошо отжимают от маточ- маточного раствора и высушивают на воздухе. Выход 18—20 г E0% от теоретического, в расчете на взятый магний); т. пл. 46—47°С. Примечание. Осторожно! В осадке содержится металлическая ртуть. Ее надо собрать в колбочку и сдать лаборанту. Меры предосторожности и первая по- помощь при отравлении см. стр. 256. Сильван B-метилфуран) * сн3 H=N—NHS В круглодонной колбе емкостью 250 мл смешивают 25 г све- жеперегнанного фурфурола с 125 мл этиленгликоля (или ди- этиленгликоля) и постепенно при встряхивании и охлаждении водой прибавляют 15 мл 85%-ного гидразингидрата (приготовле- (приготовление см. стр. 92). При этом выпадает желтый кристаллический осадок гидразона фурфурола (иногда осадок не выпадает, но на выходе сильвана это существенно не сказывается). Смесь остав- оставляют на 15 мин при комнатной температуре, затем прибавляют 4 г твердого NaOH, присоединяют к колбе дефлегматор с нисхо- нисходящим холодильником (рис. 1 в Приложении I) и нагревают 45 мин на масляной бане при 100 °С. Затем в течение 1 ч темпе- температуру поднимают до 145 °С, при этом отгоняются сильван и вода. Сильван отделяют от воды сушат над плавленым NaOH и пе- перегоняют над натрием (правила работы с натрием см. стр. 278). мХОд 12'^ г №®°[° от теоретического); т. кип. 63—68,5 °С; nD 1,4345. H2[Nij — >—ОН Приготовление катализатора (никель по Багу). Исходным ве- Ществом для приготовления никелевого катализатора служит -сплав никеля и алюминия E0:50). Измельченный до кусочков 133
размером 2—3 мм и отсеянный от пыли сплав E0 г) помещают в фарфоровый стакан емкостью 300 мл и при механическом пе- перемешивании (рис. 16 в Приложении I) из капельной воронки прибавляют по каплям раствор 22 г NaOH в 200 мл воды. Тем- Температура не должна превышать 20—25°С. Выщелачивание алю- алюминия заканчивают нагреванием смеси на водяной бане в течение 1,5—2 ч при 60°С до прекращения выделения водорода; при этом необходимо следить, чтобы не было чрезмерного вспенивания смеси. Затем катализатор (серый порошкообразный осадок) про- промывают декантацией в том же стакане до нейтральной реакции промывных вод по фенолфталеину и в дальнейшем хранят под водой. Циклогексанол. Гидрирование проводят в каталитической уста- установке (см. стр. 51). В трубку помещают влажный катализатор, собирают прибор (см. рис. 27; все пробки должны быть каучуко- каучуковыми) и проверяют его на герметичность. Далее вместо трубки с винтовым зажимом к приемнику // присоединяют склянку Ти- щенко с H2SO4 и в течение 30 мин при комнатной температуре пропускают водород из газометра (см. стр. 54), проверяя чистоту выходящего водорода (беззвучное воспламенение отобранной про- пробы; водород взрывоопасен; правила работы см. стр. 271). После этого, не прекращая подачи водорода, печь нагревают до 160— 180°С и поддерживают температуру в этом интервале до окон- окончания работы. Гидрируемое вещество начинают вводить в трубку только тогда, когда прекратится выделение воды. Исходный фенол предварительно перегоняют из колбы Вюрца с медными опилками (рис. 7 в Приложении I). Очищенный фенол должен быть бесцветным и иметь т. кип. 181—182°С и т. пл. 42 °С. Для гидрирования используется жидкая смесь 20 г фенола и 5 мл циклогексанола, показатель преломления которой измеряется пе- перед гидрированием (п2° 1,5270—1,5290). Смесь вводится в трубку со скоростью 5—8 капель в минуту при одновременной несколько убыстренной F0 пузырьков в ми- минуту) подаче водорода. По окончании пропускания всей смеси из- измеряют показатель преломления катализата и, если он будет выше 1,4700, повторно пропускают гидрируемую смесь над катализато- катализатором до тех пор, пока показатель преломления не достигнет вели- величины 1,4630—1,4680, что соответствует практически чистому цикло- гексанолу. По окончании пропускания всего вещества дают ката- лизату полностью перейти в приемник, разбавляют его равным объемом эфира (эфир легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260), тщательно промывают несколько раз 2 н. раствором ще- щелочи (порции по 5 мл; для удаления следов фенола), затем—¦ водой и сушат над безводным NajSO^ После отгонки эфира (рис. 1 в Приложении I) перегоняют чистый циклогексанол, со- собирая фракцию с т. кип. 157—160°С, га*» 1,4615. Выход 60—70% от теоретического. 136 СН п-Этилтолуол ' А Zn + HCI; HgC!2 С—CH3 ¦> CII3- СП2— В раствор 12,5 г сулемы (осторожно — яд! Меры предосторож- предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 258) в 200—¦ 250 мл воды вносят 45 г гранулированного цинка. В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную обрат- обратным холодильником (рис. 2 в Приложении I), помещают 18 г л-метилацетофенона (синтез см. стр. 171) и приготовленный по описанному выше способу амальгамированный цинк. Затем через капельную воронку прибавляют 150 мл разбавленной соляной кис- кислоты E0 мл концентрированной НС1 и 100 мл воды) и нагревают смесь на сетке в течение 3 ч, прибавляя через 40—50 мин по 5— •6 мл концентрированной HCI. Полученный и-этилтолуол отгоняют с водяным паром (рис. 4 в Приложении I), отделяют с помощью делительной воронки от воды, высушивают над плавленым СаС12 я перегоняют. Выход 10 г (около 60% от теоретического); т. кип. 160—163 °С; rif> 1,4945. Таким же образом из га-ацетилэтилбензола получают га-диэтил- бензол (выход 70% от теоретического; т. кип. 179—183°С; я|° 1,4955); из га-ацетиланизола — га-этиланизол (выход 75% от теоретического; т. кип. 190—192°С), а из га-ацетилфенетола— л-этилфенетол (выход 70%; т. кип. 207—211 °С или 92—95 °С при 12 мм рт. ст.; п™ 1,5070). Список рекомендуемых синтезов Восстановление кислородсодержащих соединений Спирты о-Аминобензиловый спирт: СОП., III, 42. Бензгидрол: СОП., I, 82. Бензиловый спирт: Л., 153; П., 109; Г., 258; СОП., II, 462, к-Гептиловый спирт: СОП., I, 156. Гидрохинон: П., 113; ПОХ., 534. Декаметиленгликоль: СОП., II, 170. Р,р-Дихлорэтиловый спирт: СОП., IV, 242. Метилфенилкарбинол: Л., 128. о-Оксибензиловый спирт: Л., 154. Олеиловый спирт: СОП., IV, 406. Пинакон: Орг., 422. Линаконгидрат: П., 207; ПОХ., 516; СОП., I, 342. Трихлорэтиловый спирт; Г., 427; СОП., II, 485. 137
Р-Фенилэтиловый спирт: ПОХ., 518. Фурфуриловый спирт: П., НО; Г., 259. Циклодекандиол-1,2: СОП., VIII, 83. Общая методика проведения перекрестной реакции Канниц- царо: Орг., 480. Общие методики восстановления: альдегидов и кетонов по Меервейну —Понндорфу —Верлею: Орг., 477; сложных эфи- ров по Буво — Блану: Орг., 423; карбонильных соединений и производных кислот алюмогидридом лития: Орг., 485. Соединения, содержащие метильные метиленовые и метановые группы Антрон: СОП, I, 45. о-Бутилфенол: СОП., III, 143. Дезоксибензоин: СОП., XII, 22. Дибензил: Г., 426; Л., 152. Дифенилуксусная кислота: СОП., I, 206. о-Крезол: П., 103. Нонандикарбоновая кислота: СОП., X, 62. у-Фенилмасляная кислота: СОП., II, 511. Фталид: СОП, II, 533. Этилбензол: П., 102; Г.. 426. 4-Этилпиридин: СОП., IV, 598. Общие методики восстановления: Орг., 417, 425, 427, Восстановление кратных связей о-Бензилацетофенон: ПОХ, 545; СОП, I, 87. Гидрокоричная кислота: П, 101; Г, 272, 419; СОП, I, 161. Дибензилацетон: Л, 103. Дигидрофенантрен: СОП., VI, 25. р-(о-Карбоксифенил)-пропионовая кислота: СОП, VI, 39. 1,2,3,4-Тстрагидро-2-нафтиламин: СОП, I, 372. 1,2,3,4-Тетрагидронафтол-1: СОП, IX, 66. Р-Тетралон: СОП, IV, 454. 2,3,4,5-Тетрагидротерефталевая кислота: ПОХ, 513. Циклогексанол: П., 106; Г, 422. Различные синтезы Р-Нафтойный альдегид: СОП, III, 328. у-я-Пропилбутиролактон: СОП, IV, 429. гранс-Стильбен: СОП, III, 395. р-(Тетрагидрофурил)-пропионовая кислота: СОП, IV, 429,. 2,4,6-Триметилбензальдегид: СОП, III, 16. 138 СИНТЕЗЫ С ПОМОЩЬЮ МАГНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОЛУЧЕНИЕ РЕАКТИВОВ ГРИНЬЯРА Для реакции используют тщательно высушенный алкилгало- генид @,3 моль) и магний в виде стружки @,33 г-атом). Реак- Реакция проводится в абсолютном эфире B50 мл), который предва- предварительно перегоняют над натрием (правила работы с натрием и эфиром см. стр. 278) в приборе, изображенном на рис. 1 в Прило- Приложении I. Для обогревания колбы используют электроплитку с за- закрытой спиралью или лампу. Алонж снабжают хлоркальциевой трубкой (должна свободно пропускать воздух) и соединяют с приемником корковой пробкой. После того как в приемник отго- нится небольшое количество эфира, в него помещают несколько свеженарезанных кусочков натрия. К концу перегонки в колбе должно оставаться небольшое количество эфира (эфир может со- содержать перекиси, которые при перегонке досуха взрываются). При сборке прибора для проведения реакции (рис. 3 в При- Приложении I) следует обратить внимание на то, чтобы все его де- детали были тщательно просушены; нижние концы капельной во- воронки и форштосса холодильника не должны быть погружены слишком глубоко внутрь колбы и должны быть хорошо видны при проведении реакции; корковые пробки хорошо герметизируют коллодием, а верхний конец форштосса холодильника и горло ка- капельной воронки снабжают пробками с хлоркальциевыми труб- трубками, наполненными кусочками свежепрокаленного СаС1г (трубки должны свободно пропускать воздух). После сборки прибора и проверки работы мешалки в колбу помещают 100—120 мл свежеперегнанного абсолютного эфира. За- Затем промывают в фарфоровой чашке магниевые стружки неболь- небольшим количеством абсолютного эфира (находящиеся поблизости горелки должны быть потушены) и пинцетом переносят их в кол- колбу под слой эфира. Рядом с прибором должна находиться баня с холодной водой и полотенце на тот случай, если реакция пойдет слишком бурно (при слишком бурном протекании реакции пары эфира могут быть выброшены из прибора и возникнет опасность загорания их и даже взрыва, см. стр. 265). Включают мешалку и через капельную воронку вводят сразу около 'Д части количества алкилгалогенида. При получении магнийорганического соединения из йодистого метила нли бромистого этила единовременно вводят не более '/6 части количества алкилгалогенида. Для инициирования реакции колбу нагревают на водяной банэ (в отсутствие горелки) до кипения эфира. Когда реакция начи- начинается, эфир становится мутным и начинает самопроизвольно ки- кипеть. При нормальном протекании реакции эфир стекает с ниж- нижнего конца форштосса холодильника отдельными каплями, а не струей. В этот момент начинают вводить из капельной воронки 13»
оставшуюся часть алкилгалогенида с такой скоростью, чтобы эфир все время спокойно кипел. По окончании введения алкил- алкилгалогенида колбу нагревают в течение 1 ч на бане с теплой водой так, чтобы эфир равномерно кипел. Если с самого начала реакция пойдет слишком бурно, колбу помещают в баню с холодной во- водой, а если этого будет недостаточно, прикладывают к верхней части колбы мокрое полотенце. В случае же, если реакция не нач- начнется самопроизвольно в течение 30—40 мин несмотря на нагре- нагревание и перемешивание реакционной массы, через холодильник следует добавить 1 мл сухого бромистого этилена. В некоторых случаях, например при получении а-нафтилмагнийбромида (см. стр. 147), хорошие результаты дает активация магния бромом (в зависимости от количества магния используют от 0,5 до 1 мл брома). СИНТЕЗ СПИРТОВ Магнийорганические соединения, полученные по описанной ме- методике, взаимодействуя с карбонильными соединениями, образуют первичные, вторичные и третичные спирты различного строения. Общая методика получения вторичных и третичных спиртов при- приведена ниже. По окончании нагревания эфирного раствора магнийорганиче- ского соединения водяную баню убирают и, следя за тем, чтобы эфир спокойно кипел, вводят по каплям раствор карбонильного соединения @,3 моль) в равном количестве абсолютного эфира. Если до окончания введения всего раствора реакционная масса загустеет, в колбу вводят через холодильник дополнительные ко- количества абсолютного эфира. По окончании введения карбониль- карбонильного соединения реакционную смесь снова нагревают при переме- перемешивании в течение 1 ч, после чего оставляют до следующего дня. Затем образовавшийся смешанный алкоголят магния разлагают 250—300 мл насыщенного водного раствора NH4CI, первые порции которого вводят по каплям при механическом перемешивании (эфир при этом должен спокойно кипеть). Когда дальнейшее добавление раствора перестанет вызывать самопроизвольное разогревание смеси, прибор разбирают, в колбу вносят около 100 мл неабсолютированного эфира, отделяют эфир- эфирный слой, а водный — экстрагируют несколько раз эфиром. Объ- Объединенные эфирные вытяжки сушат над прокаленным К2СО3 или Na2SO4 и после отгонки эфира перегоняют синтезированный кар- карбинол. Выходы обычно составляют 50—70% от теоретического. 1-Аллилциклогексанол-1 —\ ---<- )—О + С1СН2—СН=СН2 Mg 2—СН=СН2 В реакционную колбу (см. рис. 3 в Приложении I) помещают 8 г магниевой стружки и 100 мл абсолютного эфира (эфир легка 140 воспламеняется; правила работы см. стр. 260) и затем 2,5 г хло- хлористого аллила (синтез см. стр. 84). Когда реакционная смесь помутнеет, а эфир закипит, включают мешалку и постепенно из капельной воронки добавляют смесь 26 г хлористого аллила (или 41 г бромистого аллила; хлористый и, особенно, бромистый алли- лы — лакриматоры; правила работы см. стр. 259), 33 г цикло- гексанона и 150 мл абсолютного эфира. Прибавление реагентов ведут таким образом, чтобы эфир равномерно кипел. Если реак- реакция становится слишком бурной, реакционную колбу охлаждают в бане с водой. По окончании реакции колбу нагревают 30 мин на водяной бане, дают охладиться до комнатной температуры и выливают реакционную смесь в коническую колбу емкостью 750 мл, содержащую 100 г толченого льда, 150 мл воды и 50 г NH4CI. Если при этом не произойдет четкого расслаивания и смесь останется мутной, добавляют несколько миллилитров 20%- ной уксусной кислоты. Отделяют эфирный слой, а водный экс- экстрагируют эфиром B раза по 50 мл). Объединенные эфирные вытяжки промывают 50 мл воды и высушивают над прокаленным К2СО3. Отгоняют эфир из колбы Кляйзена на водяной бане, а остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Вы- Выход около 19 г D0% от теоретического); т. кип. 93—95 СС при 25 мм рт. ст.; п2° 1,4765. Аналогично из 28,5 г хлористого аллила (или 43 г бромистого аллила) и 28 г циклопентанона получают 16 г D0% от теорети- теоретического) 1-аллилциклопентанола-1; т. кип. 60—62 °С при 10 мм рт. ст.; п™ 1,4695. Дибутилкарбинол (нонанол-5) 2C4H,MgBr + Н—С—ОС2Н5 — i С4Н9 СН——С4Н9 ОН К раствору 0,3 моль бутилмагнийбромида в эфире (см. стр. 139) по каплям прибавляют 11,1 г этилформиата, высушенного над РгО5. При этом реакционную колбу охлаждают смесью снега и соли. По прибавлении всего этилформиата содержимое колбы на- нагревают 15 мин на водяной бане и затем выливают на лед. Эфир- Эфирный слой отделяют, водный экстрагируют эфиром B раза по 15 мл). Объединенные эфирные вытяжки высушивают над про- прокаленным К2СО3. Эфир отгоняют на водяной бане из колбы Кляй- Кляйзена. Остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход 18 г (83% от теоретического); т. кип. 64—67°С np-i И мм рт. ст.; «*> 1,4325. Таким же путем из этилмагнийбромида и этилформиата мож- можно приготовить пентанол-3. Выход 6 г G5% от теоретического)- т. кип. 114—116 "С; п™ 1,4090. 141
Метилбутилкарбинол (гексанол-2) сн3—с: \ •н СНз—СН—С4Н9 он По описанной выше методике из 0,3 моль бутилмагнийбромида (см. стр. 139) и 15 г свежеперегнанного, охлажденного до —15°С ацетальдегида (т. кип. 21 °С; пары ядовиты; меры предосторож- предосторожности см. стр. 256) получают около 20 г F0%' от теоретического) метилбутилкарбинола; т. кип. 140°С при 750 мм рт. ст.; ft]» 1,4185. Метилэтилпропилкарбинол (З-метилгексанол-3) СН3 C3H7MgBr + СН3—С—С2Н5 —> С3Н7—С—C2HS о он К эфирному раствору н-пропилмагнийбромида, полученному по описанной выше методике (см. стр. 139) из 25 г бромистого про- пропила, при охлаждении ледяной водой постепенно прибавляют из капельной воронки раствор 13 г A6 мл) метилэтилкетона, в 20 мл абсолютного эфира (эфир легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Реакционную смесь оставляют на 2—3 ч (можно на ночь) и затем выливают в смесь 50 г NH4C1 и 150 г толченого льда. Эфирный слой отделяют, водный экстрагируют эфиром C раза по 30 мл). Объединенные эфирные вытяжки сушат над прокаленным КгСО3, отгоняют эфир и перегоняют полученный спирт. Выход около 18 г (80% от теоретического); т. кип. 139°С; п® 1,4230. При замене бромистого пропила бромистым бутилом получают метилэтилбутилкарбинол. Выход около 20 г G5% от теоретиче- теоретического); т. кип. 161 °С; п% 1,4270. Фснилбензилкарбинол c6H5-cH2Mgci + с6н5-с: \ н С8Н5-СН-СН2-С5Н5 он К эфирному раствору 0,3 моль бензилмагнийхлорида (см. стр. 139) при охлаждении ледяной водой прибавляют по каплям раствор 26,5 г бензальдегида в 50 мл абсолютного эфира (эфир легко воспламеняется: правила работы см. стр. 260). После окон- окончания реакции к реакционной смеси добавляют по каплям (вна- (вначале очень осторожно) 100 мл воды, смешанной с 12 мл ледяной 142 уксусной кислоты; при этом колбу охлаждают снаружи ледяной водой. Эфирный слой после отделения от водного промывают 10%-ным раствором NaCl, 10%-ным раствором Na2CO3 и насы- насыщенным раствором NaCl, затем сушат над прокаленным К.2СО3. Эфир отгоняют из колбы Кляйзена, после чего остаток перего- перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I; вместо холодильника — форштосс без водяной рубашки), собирая фракцию с т. кип. 169 — 170 С при 15 мм рт. ст., которая тут же закристаллизовывае;ся. Выход 39 г G5% от теоретического); т. пл. 66—67СС (из смеси петролейного эфира и бензола). Циклогексилкарбинол MgBr + СН2О СН2ОН Циклогексилмагнийбромид получают из 55 г бромциклогексана (синтез см. стр. 80). Реакцию лучше инициировать не бромистым этиленом, а 3—4 каплями брома. Когда магнийоргаинческое соединение получено, капельную воронку заменяют небольшой колбой емкостью 25—30 мл, в ко- которую помещают 10 г тонкоизмельченио- го и хорошо высушенного параформа (измельчение и просеивание параформа проводят под тягой, соблюдая необходи- необходимые меры предосторожности, см. стр. 256). Колбу посредством пробки, неболь- небольших отрезков стеклянной трубки и ко- короткого каучукового шланга (рис. 31) гибко присоединяют к прибору, что по- позволяет постепенно небольшими пор- порциями вводить параформ в реакцион- Щ| ную смесь, исключив контакт ее с влагой воздуха. Содержимое колбы непрерывно перемешивают. По окончании прибавления параформа реакционную смесь нагре- ьают на электроплитке с закрытой спиралью в течение 6 ч и пос- после этого к ней осторожно прибавляют 2 н. H2SO4 (около 150 мл) До растворения образовавшейся густой массы. Органический мас- маслянистый слой отделяют, водный — экстрагируют эфиром B раза по 75 мл). Эфирные вытяжки и органический слой соединяют и высушивают над прокаленным К2СО3. Эфир отгоняют на водяной бане из колбы Кляйзена или на электроплитке с закрытой спи- Ралью. Остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 88—936С (при 18 мм рт. ст.). Выход около 23 г F0% от теоретического); п™ 1,4650. Рис. 31. Приспособление для введения порошкообразных ве- еств. 143
СИНТЕЗ КИСЛОТ Метилэтилуксусная B-метилмасляная) кислота С2Н5—СН—MgBr сн3 со2 С2Н5—СН—COOMgBr сн3 Н2О С2Н5—СН—СООН СН, К эфирному раствору 0,3 моль вто/7-бутилмагнийбромида (син- (синтез см. стр. 139) добавляют еще 100 мл абсолютного эфира и охлаждают реакционную колбу смесью льда и соли. Затем ка- капельную воронку заменяют глухой пробкой, а с холодильника сни- снимают хлоркальциевую трубку. Периодически открывая и быстро закрывая пробку, в колбу вносят небольшими порциями кусочки твердой двуокиси углерода (если она долго оставалась на воз- воздухе и покрылась инеем, ее тщательно протирают сухой тряпоч- тряпочкой, разбивают и быстро вводят в колбу). Добавление твердой двуокиси углерода прекращают, когда реакционная смесь загу- загустеет, а колба покроется снаружи инеем. Снова присоединяют к холодильнику хлоркальциевую трубку, а к колбе—капельную во- воронку и дают реакционной смеси нагреться до комнатной темпе- температуры. Затем охлаждают колбу ледяной водой и постепенно до- добавляют заранее приготовленный раствор 10 мл концентрирован- концентрированной H2SO4 в 50 мл воды и перемешивают, пока не образуются два прозрачных слоя. Выливают содержимое колбы в делительную воронку и проверяют реакцию нижнего (водного) слоя по конго (если индикаторная бумажка не синеет, добавляют еще неболь- небольшое количество раствора H2SO4). Отделяют эфирный слой, а вод- водный экстрагируют эфиром B раза по 60 мл). Объединенные эфир- эфирные вытяжки встряхивают в делительной воронке с 15%-ным рас- раствором NaOH B раза по 40 мл). Щелочной раствор отделяют и нагревают на электроплитке с закрытой спиралью в стакане в течение 10 мин при 100°С (термометр в стакане) для удаления летучих примесей. Затем помещают щелочной раствор в ледяную воду и, когда его температура достигнет +Е>°С, при перемешива- перемешивании стеклянной палочкой осторожно добавляют концентрирован- концентрированную НС1 до кислой реакции по конго. Отделяют всплывший слой метилэтилуксусной кислоты, высушивают ее в течение суток над плавленым Na2SO4 и перегоняют из колбы Вюрца (рис. 7 в При- Приложении I). Выход около 20 г F0% от теоретического); т. i ::п. 172—174 °С; п*> 1,4055. .\;-:алогнчным образом из бромциклогексана (синтез см. стр. с0) получают циклогексанкарбоновую кислоту (выход 55% от теоретического; т. кип. 113—116 °С при 13 мм рт. ст.; я|5 1,4185; т. пл. 28°С), из 2-бромгексана (синтез см. стр. 81)— метил- бутилуксусную кислоту (выход 50% от теоретического; т. кип. 118—120°С при 25 мм рт. ст.), а из 5-бромнонаиа—дибутил- уксусную кислоту (выход 50% от теоретического; т. кип. 142— 143 °С при 14 мм рт. ст.; п® 1,4360). 144 СИНТЕЗ УГЛЕВОДОРОДОВ Гептен-1 C4H9MgBr + СН2=СН—СН2С1 С-Нз-СН,—СН=СН, К эфирному раствору 0,3 моль бутилмагнийбромида (синтез см. стр. 139) при охлаждении ледяной водой добавляют 23 г хло- хлористого аллила (синтез см. стр. 84). Реакционную смесь нагре- нагревают на лампе с рефлектором или на водяной бане в течение 2 ч и затем выливают на смесь 150 г льда и 12 г NH4C1. Эфирный слой отделяют, водный экстрагируют эфиром B раза по 50 мл). Объединенные эфирные вытяжки высушивают над прокаленным СаСЬ и отгоняют эфир в колбе с высоким дефлегматором со ско- скоростью не более 12 капель в минуту (эфир легко воспламе- воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Остаток перегоняют из круг- лодонной колбы с дефлегматором (рис. 1 в Приложении I) или из колбы Фаворского. Выход около 12 г D0% от теоретического); т. кип. 93—97 °С; п2° 1,3995. 1,2-Дифенилэтан * 2GuCl2 2С6Н6—CH2MgCl >¦ С6Н5—СН2—СН2—С6Н5 Смесь 25,3 г хлористого бензила с тройным по объему количе- количеством абсолютного эфира (эфир легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260) медленно приливают к смеси 2,5 г магния с 2,8 г безводной СиС12 (рис. 2 в Приложении I; емкость колбы 250 мл). (Хлорную медь обезвоживают осторожным нагреванием в фарфоровой чашке до образования буровато-коричневой окрас- окраски.) После того как приливание закончено, реакционную смесь в течение 2 ч нагревают на водяной бане и по охлаждении осто- осторожно приливают из капельной воронки 100 мл 10%-ного рас- раствора H2SO4. Эфирный слой отделяют, остаток экстрагируют эфи- эфиром B раза по 50 мл). Эфирный раствор сушат над СаСЬ. Оста- Остаток после отгонки эфира переносят в колбу для перегонки в вакууме (рис. 5 в Приложении I) и нагревают при атмосферном давлении до 200°С (термометр в веществе). По охлаждении по- полученный углеводород закристаллизовывается. Его снова расплав- расплавляют и перегоняют в вакууме, собирая фракцию, кипящую в ин- интервале 140—150°С при 15 мм рт. ст. Выход около 20 г F0% от теоретического); т. пл. 51 °С. а-Метилстирол * С6Н5—С—СН3 II о 1. CH3MgI 2. н2о сн. С6Н5—С—СН3 он -Н2О Диметилфенилкарбинол. К эфирному раствору 0,3 моль метил- магнийиодида, приготовленному обычкым образом (см. стр. 139), 145
постепенно прибавляют из капельной воронки при перемешива- перемешивании (рис. 3 в Приложении I) 36 г свежеперегнанного ацето- фенона. По окончании реакции смесь кипятят 1 ч на электроплит- электроплитке с закрытой спиралью и после охлаждения выливают в смесь 200 г льда, 10 г NH4C1 и 50 мл 2 н. раствора НС1. Эфирный слой отделяют, водный экстрагируют эфиром B раза по 75 мл). Объ- Объединенные эфирные вытяжки промывают 50 мл 2 н. раствора Na2S2O3, водой B раза по 100 мл) и сушат над прокаленным К2СО3. Эфир отгоняют и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 25 г F0% от теоретического); т. кип. 80°С при 7 мм рт. ст.; п™ 1,5260. сс-Метилстирол. В круглодонной колбе емкостью 150 мл смеши- смешивают 25 г диметилфенилкарбинола с 50 мл уксусного ангидрида и кипятят смесь 1 ч с обратным холодильником. Затем реакцион- реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и выливают з 300—400 мл воды. Органический слой отделяют, водный экстра- экстрагируют эфиром B раза по 50 мл). Эфирные вытяжки и органи- органический слой объединяют, промывают водой до нейтральной реак- реакции, сушат над прокаленным MgSO4 и перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I), собирая фракции с т. кип. до 60°С при 14 мм рт. ст. и 60—94 °С при 14 мм рт. ст. Вторую фракцию, представляющую собой исходный спирт, еще раз подвергают де- дегидратации по описанной выше методике. Объединенные фракции с т. кип. <6О°С при 14 мм рт. ст. перегоняют повторно при ат- атмосферном давлении. Выход около 12 г E5% от теоретического); т. кип. 162 °С при 750 мм рт. ст.; п2* 1,5350. 1-Метилциклогексен-1 =O + CH3MgI —> ОН — Н-0 \ / - N / -СИ s К эфирному раствору 0,3 моль метилмагнийиодида, приготов- приготовленному обычным образом (см. стр. 139) из 45 г йодистого метила, прибавляют при охлаждении ледяной водой раствор 32 г цикло- гексанона в 25 мл абсолютного эфира (рис. 3 в Приложении I), нагревают 1,5 ч на водяной бане и затем выливают в коническую колбу, содержащую смесь 50 г NH4C1 и 150 г толченого льда. Эфирный слой отделяют, водный экстрагируют эфиром C раза по 30 мл). Соединенные эфирные вытяжки промывают 75 мл во- воды, сушат над прокаленным К2СО3 и отгоняют эфир. Остаток по- помещают в круглодонную колбу с обратным холодильником, до- добавляют несколько кристалликов иода и кипятят около 1 ч на сетке. Затем сушат над прокаленным MgSO4 и перегоняют с вы- высоким дефлегматором (прибор 1 в Приложении I), добавив вме- вместо кипятильников еще несколько кристалликов иода. Дистиллят промывают 50 мл 2 н. раствора ЫагЭгОз, водой B раза по 110 мл), 146 высушивают над MgSO4 и перегоняют с тем же дефлегматором, собирая фракцию с т. кип. 108—110°С. Выход около 20 г F0% от теоретического); «д 1,4510. 1- (п-Толил)-циклогексен-! =о + сн СН3 СОJО Синтез проводят, как описано выше для 1-метилциклогексена-1, с тем лишь различием, что исходят из 0,1 моль магнииорганиче- магнииорганического соединения и дегидратацию спирта проводят не нагреванием с иодом, а кипячением в течение 1,5 ч с обратным холодильником с эквимольным количеством (около 35 мл) уксусного ангидрида. После отгонки уксусной кислоты и уксусного ангидрида углеводо- углеводород перегоняют в вакууме. Выход около 10 г F0% от теоретиче- теоретического); т. кип. 142°С при 20 мм рт. ст.; ng 1,5580. Аналогично из 0,1 моль а-нафтилмагнийбромида (при получе- получении этого магнииорганического соединения магний активируют до- добавлением 0,5 мл брома) и 0,1 моль циклогексанона получают 1-(а- нафтил)-циклогексен-1 (выход 50% от теоретического; т. кип. 190 °С при 10 мм рт. ст.; т. пл. 36 °С). 1-Фенилциклогексен-1 =0 ¦MgBr К эфирному раствору 0,3 моль фенилмапшйбромида, приготов- приготовленному обычным образом (см. стр. 139) из 49 г бромбензола, при сильном перемешивании и охлаждении ледяной водой постепенно добавляют из капельной воронки (рис. 3 в Приложении I) раствор 29,5 г циклогексанона в 50 мл абсолютного эфира. Затем реакцион- реакционную смесь кипятят в течение 1 ч на электроплитке с закрытой спи- спиралью (или оставляют на ночь) и при перемешивании постепенно выливают в коническую колбу емкостью 1,5 л, содержащую смесь 100 г льда и 200 мл насыщенного раствора NH4C1. Эфирный рас- раствор отделяют, водный экстрагируют эфиром B раза по 40 мл). Соединенные эфирные вытяжки промывают водой до нейтральной реакции по лакмусу и сушат над прокаленным MgSO4. После от- отгонки эфира остаток растворяют в 100 мл бензола (бензол и эфир легко воспламеняются, нары бензола ядовиты; правила работы см. стр. 260) и кипятят полученный раствор с обратным холодильни- холодильником над 50 г KHSO4 в течение 2 ч (рис. 2 в Приложении I). Отде- Отделяют образовавшийся нижний водный слой, а бензольный раствор 147
сушат над прокаленным MgSO4. Оставшийся после отгонки бен- бензола 1-фенилциклогексен-1 очищают перегонкой в вакууме (рис. о- в Приложении I). Выход около 28 г F0% от теоретического)- т кип. 120—123°С при 10 мм рт. ст.; nj» 1,5690. Аналогично из 26,2 г циклопентанона получают около 27 г F4% от теоретического) 1-фенилциклопентена-1; т. кип. 99— 101 °С при 10 мм рт. ст.; п™ 1,5355. ПРОЧИЕ СИНТЕЗЫ Ферроцен * OC2H6MgBr ^\ FeCl3 f^\ /Ч, К охлажденному ледяной водой эфирному раствору 0,5 моль этилмагнийбромида (получение см. стр. 139) постепенно прибав- прибавляют 40 мл свежеперегнанного циклопентадиена (т. кип. 41—43 °С; получение см. стр. 210), растворенного в равном объеме эфира. Ре- Реакционную смесь нагревают в течение 2 ч до кипения, затем охла- охлаждают ледяной водой и добавляют небольшими порциями суспен- суспензию 25 г безводного FeCl3 в 75—100 мл абсолютного эфира (см. примечание). Смесь нагревают при перемешивании в течение 30 мин и оставляют на ночь. Затем выливают реакционную массу в смесь 200—250 г льда и 75—100 г NH4C1 и помещают в колбу для перегонки с паром, отгоняют сначала эфир, а затем с водяным паром — ферроцен (рис. 4 в Приложении I). Ферроцен отфиль- отфильтровывают, промывают на фильтре 7—10 мл метилового спирта и кипятят с 30—35 мл метилового спирта в колбе с обратным холо- холодильником в течение 10—15 мин; затем охлаждают, отфильтровы- отфильтровывают и промывают на фильтре 5 мл метилового спирта и высуши- высушивают на воздухе. Выход 12,5—17 г B2—31% от теоретического); т. пл. 172°С. Ферроцен можно возогнать (рис. 14 в Приложении I) или пере- перекристаллизовать из этилового спирта или петролейного эфира. Примечание. При добавлении эфира к безводному хлорному железу проис- происходит разогревание. Хлорное железо следует взвесить в широкогорлой колбе с пробкой, снабженной хлоркалышевон трубкой; эфир приливать при наружном охлаждении ледяной водой, соблюдая необходимые меры предосторожности Сем стр.260). v ' а-Зтил-р-бромэтилбутиловый эфир C2H5MgBr + BrCH2—CH-O—С4Н9 —> ВгСН2—СН-О—С4Н9 Вг С2Н5 К раствору 0,1 моль этилмагнийбромида в 60 мл абсолютного эфира, приготовленному обычным образом (см. стр. 139) из 12 г бромистого этила и 2,3 г магния, при охлаждении льдом с солью 148 и энергичном перемешивании прибавляют в течение 1 ч раствор 22 5 г а,|3-дибромэтилбутилового эфира (легко получаемого бро- мированием винил бутилового эфира) в 15 мл абсолютного эфира. По окончании прибавления реакционную смесь перемешивают еще 15—20 мин и выливают в смесь 50 г льда с 50 мл 10%-ной НС1. Водный слой экстрагируют эфиром, эфирный экстракт промывают 30 мл 20%-ного раствора Na2CO3, дважды — 50 мл воды и сушат над СаС12. После отгонки растворителя перегоняют в вакууме про- продукт реакции (рис. 5 в Приложении I). Выход около 12,5 г G2% от теоретического); т. кип. 85^88 °С при 20 мм рт. ст.; п™ 1,4455. Список рекомендуемых синтезов Спирты w-Амиловый спирт: Ю., I/II, 277. н-Гексиловый спирт: СОП., I, 154. Ди-н-бутилкарбинол (нонанол-5): СОП., II, 193. 2,5-Диметилгексин-3-диол-2,5; Ю., I/II, 287. Диметилэтилкарбинол: П., 171; Ю., I/II, 285. Дифенилкарбинол (бензгидрол): Г., 377; П., 170; Л., 126; Ю., I/II, 280. Мстилдифенилкарбинол: Г., 378. Мстилизопропилкарбинол: СОП., II, 321. Метилфенилкарбинол: Л., 128. Метилэтилфенилкарбинол: ПОХ., 660. Трифенилкарбинол: Г., 379; П., 173; Ю., I/II, 284; Л., 128; ПОХ., 651; СОП., III, 424. Фенилаллилкарбинол: Ю., Т/11, 281. 1-Фенилпентен-1-ин-4-ол-3: СОП., XI, 69. р-Фенилэтиловый спирт: Ю., Т/11, 279. Циклогексилкарбинол: СОП., I, 514. Этилдифенилкарбинол: ПОХ., 662. Этил-а-фурилкарбинол: Ю., I/II, 282. Общая методика получения триалкилкарбинолов: СОП., II, 489—491. Общая методика получения вторичных и третичных спиртов: Орг., 491. Общая методика получения метиларилкарбинолов: СОП., IV, 542—544. Карбоновые кислоты Бензойная кислота: П., 167; Ю., I/II, 289; СОП., I, 269. н-Валериановая кислота: Ю., I/II, 293; СОП., I, 269. Метилэтилуксусная кислота: СОП., I, 267. а-Ыафтойная кислота: П., 169; Ю„ I/II, 290; СОП., II, 348. 2,4,6-Триметилуксусная (пивалиновая) кислота: СОП., I, 410. 149
Фешлуксусная кислота: П., 168; Ю, I/II, 292; ПОХ., 664. Циклогексанкарбоновая кислота: СОП, I, 269. Общая методика получения карбоновых кислот: Орг. 291. Карбонильные соединения 9-Ацетилфенантрен: СОП, IV, 75. Ацетофенон: Г., 380. Кротоновый альдегид: СОП., II, 295. 9-Фенантренальдегид: СОП., IV, 22. Угл еводороды Аллилбензол: Ю., I/II, 295. н-Амилбензол: СОП., II, 30. Диаллил: Ю., I/II, 294; СОП, IV, 147. 2,4-Диметилпентадиен-1,3: Ю, I/II, 286. 1,1-Дифенилэтилен: ПОХ., 665; СОП., I, 206. н-Пентан: СОП., II, 408. н-Пропнлбензол: СОП., I, 364. Трифенилэтилен: СОП, II, 483. гране-1-Фенилбутадиен-1,3: СОП, IV, 504. Фенилдиалин A-фенил-3,4-дигидронафталин): СОП, III, 440. ЗАМЕЩЕНИЕ В АРОМАТИЧЕСКОМ ЯДРЕ НИТРОВАНИЕ 2,4-Динитрохлорбензол * ci а Работа проводится в трехгорлой колбе емкостью 250 мл (рис. 3 в Приложении I). В третьем горле вместо обратного холодильника ¦закрепляется в заведомо негерметичной пробке термометр таким образом, чтобы его шарик полностью находился в реакционной смеси. В колбу помещают предварительно приготовленную смесь 16 мл дымящей азотной кислоты (плотн. 1,5 г/см3) и 25 мл 8%-ного оле- олеума (олеум вливают в азотную кислоту; работу ведут в очках и перчатках под тягой; правила работы см. стр. 268), нагревают до 50°С и при механическом перемешивании из капельной воронки медленно прибавляют 15 г хлорбензола. В это время необходимо ISO поддерживать температуру реакционной смеси в пределах 50— 55 °С, для чего колбу приходится периодически помещать в баню с холодной водой. Затем смесь нагревают на кипящей водяной бане р течение 2 ч, охлаждают и осторожно при перемешивании стек- стеклянной палочкой небольшими порциями выливают в чашку с 250— 300 г толченого льда. Выпавшее желтое кристаллическое вещество отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре хо- холодной водой до нейтральной реакции, сушат на воздухе и пере- кристаллизовывают из спирта (препарат вызывает раздражение кожи; меры предосторожности см. стр. 268). Выход 25 г (90% от теоретического); т. пл. 52°С. о-Нитроацетанилид NH—С—СН3 II О HNO3; (CH3COJO В укрепленный в штативе стакан емкостью 150 мл (или трех- горлую колбу), снабженный механической мешалкой, термометром и капельной воронкой (рис. 16 или 3 в Приложении I), помещают 5 г ацетанилнда и 25 мл уксусного ангидрида (работа ведется в вытяжном шкафу). Смесь охлаждают до 5°С (термометр в реак- реакционной смеси) и, строго поддерживая эту температуру (при пе- переохлаждении реакция сначала не идет, а затем становится неупра- неуправляемой), вносят по каплям в течение 2 ч 6 мл охлажденной до 5°С азотной кислоты (плотн. 1,4 г/см3; приготовление см. стр. 113). Затем выдерживают реакционную смесь при этой температуре в те- течение 1 ч и выливают ее в воду со льдом E0 г льда и 50 мл воды). Выпавший осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера и промы- промывают ледяной водой. Выход около 6 г (95% от теоретического); т. пл. 91—94 °С. Вещество можно очистить перекристаллизацией из воды. 6-Нитробензодиоксан о В трехгорлую колбу емкостью 100 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 10 мл воды и 7 г бензодиок- сана (синтез см. стр. 63), включают мешалку и энергичным пере- перемешиванием добиваются получения эмульсии. Затем нагревают реакционную колбу на водяной бане до 80—90 °С (термометр в бане) и, продолжая энергичное перемешивание, медленно прибав- 151
ляют из капельной воронки 5,5 г D мл) концентрированной HNO3 (плотн. 1,4 г/см3, приготовление см. стр. 113). Эффективным пере- перемешиванием добиваются, чтобы образующееся нитросоединение не выпадало в осадок, а оставалось во взвешенном состоянии. По окончании прибавления азотной кислоты реакционнуюсмесь нагре- нагревают в течение 1 ч на кипящей водяной бане и при той же темпе- температуре, интенсивно перемешивая, добавляют из капельной воронки еще 1 г @,75 мл) концентрированной HNO3 и продолжают нагре- нагревание и перемешивание в течение 30 мин. Затем вносят в реак- дионную колбу 40 мл воды, заменяют обратный холодильник на нисходящий и отгоняют нагреванием на сетке смесь воды и не- прореагировавшего бензодиоксана (около 20 мл дистиллята). По- После охлаждения полученный 6-нитробензодиоксан отфильтровы- отфильтровывают, промывают на фильтре водой и высушивают на воздухе. Выход около 8 г (90% от теоретического); т. пл. 119—120 °С. п-Нитродифенил HNO3; CH3COOH NO, В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают 5 г дифенила (синтез см.: П., 165), 10 мл ледяной уксусной кислоты и 4 г 77%- ной HNO3 (плотн. 1,45 г/см3; см. примечание), присоединяют колбу к обратному холодильнику и кипятят, осторожно нагревая на сетке, до полного растворения дифенила (синтез проводят в вытяжном шкафу, так как выделяются ядовитые окислы азота; меры пред- предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 252), на что обычно требуется около 1 ч. Осадок, выпавший после охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры, дважды промывают водой (декантацией), тщательно отфильтровывают и перекристал- лизовывают из спирта. Выход около 4,5 г G0% от теоретического); т. пл. 110°С. Примечание. Смешивая товарную концентрированную HNO3 с дымящей, го- готовят 77%-ную HNO3; необходимые количества обеих кислот определяют по правилу «креста». Правила работы с концентрированными кислотами см. стр. 269. З-Нитро-4-метоксиацетофенон сн3о- HNO3; H2SO4 С-СНз *—}¦ СН3' 6 / NO2 о В стакан емкостью 250 мл помещают 20 г га-метоксиацетофенона {синтез см. стр. 171) и добавляют при комнатной температуре кон- концентрированную H2SO4 (около 25 мл) до получения гомогенного раствора. Полученный раствор охлаждают до 0°С и постепенно в 152 течение 2 ч при работающей мешалке (рис. 16 в Приложении I) приливают к нему из капельной воронки 50 мл охлажденной льдом смеси равных объемов концентрированных серной и азотной" (плотн. 1,4 г/см3; приготовление см. стр. 113) кислот. Перемеши- Перемешивание заканчивают через 15 мин после прибавления нитрующей смеси (нитрующая смесь вызывает тяжелые ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Затем раствор постепенно при перемешивании выливают в коническую колбу, содержащую 250 мл воды и ку- кусочки льда. Через 1 ч осадок отфильтровывают, промывают водой, высушивают на воздухе, измельчают и промывают охлажденным s спи ром C раза по 30 мл). Выход около 20 г G3% от теоретиче- теоретического); т. пл. 97—98 °С. о- и п-Нитрофенолы * ОН + O2N—?^~\ ОН NO, В трехгорлую колбу емкостью 500 мл (рис. 3 в Приложении I; обратный холодильник заменен стеклянной трубкой длиной 20— 30 см) помещают 185 мл 20%-ной азотной кислоты и при охлажде- охлаждении колбы холодной водой и механическом перемешивании по кап- каплям в течение 2 ч вводят раствор 28,2 г фенола в 30—40 мл воды (выделяются ядовитые окислы азота; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 252; синтез проводят в вы- вытяжном шкафу). Реакционная масса при этом становится темно- коричневой. После введения всего раствора фенола смесь переме- перемеривают еще в течение 1—2 ч. Затем водный раствор кислоты сливают, темное тяжелое масло (иногда с крупинками твердого гещества) несколько раз промывают водой (декантацией) и, пере- перенеся количественно в круглодонную колбу, подвергают перегонке с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Отгоняющийся при этом о-нитрофенол затвердевает в форштоссе холодильника, от- откуда его целесообразно время от времени извлекать, не изменяя режима перегонки, при помощи проволоки, загнутой на конце. По окончании отгонки о-нитрофенол отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают на воздухе. Выход около 10 г B3% от теоретического); т. пл. 45°С. Для выделения я-нитрофенола в перегонную колбу добавляют 170 мл 10%-ного раствора NaOH, переносят полученный раствор в фарфоровую чашку и упаривают на водяной бане до тех пор, пока капля раствора при охлаждении на часовом стекле не будет закристаллизовываться. Раствор охлаждают, выделившийся п-ни- трофенолят отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно от- отжимают на фильтре при помощи стеклянной пробки и два раза промывают небольшими порциями 40%-ного раствора NaOH. По- Посветлевшую кристаллическую массу растворяют при нагревании в 15а
80—100 мл 10%-ного раствора НС1. Раствор несколько раз кипятят с активированным углем до обесцвечивания (реакция раствора при этом должна остаться слабокислой по конго). Из отфильтрованного от угля раствора при охлаждении выпадает /г-нитрофенол в виде бесцветных игл. Выход около 2,5 г G°/о от теоретического); т. пл. 114 °С. З-Нитрофталевая кислота СООН СООН HNO3; H2SO4 В круглодонную колбу емкостью 100 мл вносят 10 г фталевой кислоты (или 9 г фталевого ангидрида), 8,1 мл концентрированной H2SO4 и 10,1 мл дымящей (плотн. 1,5 г/см3) HNO3 (реакцию про- проводят в вытяжном шкафу). Реакционную смесь нагревают 2 ч на кипящей водяной бане (при этом наблюдается энергичное выделе- выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности и первая по- помощь при отравлении см. стр. 252). К концу реакции 3-нитрофта- левая кислота начинает выпадать в виде блестящих призм. После охлаждения к реакционной смеси добавляют 48 мл воды (см. при- примечание). Раствор охлаждают в бане со льдом и выпавшую через некоторое время (приблизительно через 1 ч) 3-нитрофталевую кис- кислоту трижды перекристаллизовывают из минимального количества воды, каждый раз охлаждая раствор в бане со льдом. Такой прием позволяет полностью освободиться от примеси 4-нитрофталевой кислоты. Выход около 5 г D0% от теоретического); т. пл. 222 °С. Примечание. Если добавить только 24 мл воды, то наряду с 3-нитрофтале- вой кислотой в осадок частично выпадает лучше растворимая в воде 4-иитро- фталевая кислота, образовавшаяся в качестве побочного продукта реакции. Список рекомендуемых синтезов 1,5-Динитроантрахинон: Р., 31; ПОХ., 235. 3,5-Динитробензойная кислота: СОП., III, 214. лг-Динитробензол: П., 117; Г., 203; Р., 23; Л„ 76; Ю., III, 75; ПОХ., 224. 2,4-Динитрофенол: Л., 107. 2,4-Динитрохлорбензол: Р., 27; ПОХ., 230; Ю., III, 77. З-Нитро-2-аминотолуол: СОП., VII, 5. 4-Нитро-2-аминотолуол: ПОХ., 820. 9-Нитроантрацен: СОП., IV, 368. л-Нитроацетанилид: П., 121; Р., 27; Ю., III, 74; ПОХ., 233. л-Нитроацетофенон: СОП., II, 361. 154 ле-Нитробензальдегид: ПОХ., 231; СОП., IV, 183. ж-Нитробензойная кислота: Р., 26; Ю., III, 76; ПОХ, 232. ж-Нитробензойная кислота, метиловый эфир: СОП., I, 260. Нитробензол: П., 115; Г., 202; Р., 22; Л., 75; Ю., III, 70; ПОХ.» 219. ж-Нитродимстиланилин: СОП., IV, 374. о-Нитрокоричный альдегид: СОП., V, 49. Питромезитилен: СОП., II, 377. 2-Нитро-4-метоксианилин: СОП., III, 358. а-Нитронафталин: П., 118; Р., 28; Ю., III, 71; ПОХ., 223. Нитрофенолы (о- и /г-); П., 119; Р., 24; ПОХ, 227; Ю, III, 72. З-Нитрофталевая кислота: СОП, I, 316. 4-Нитрофталимид: Р, 30;'СОП, II, 389. Нитрохлорбензолы (о- и /г-): Р, 24; ПОХ, 229. 2-Нитро-л-цимол: СОП, III, 360. Пикриновая кислота: Ю, III, 78; Л, 106; Орг, 296. Общая методика нитрования ароматических соединений: Орг, 287. СУЛЬФИРОВАНИЕ п-Ксилолсульфокислота (дигидрат) СН3 СНз SO3H •2Н2О В трехгорлую колбу емкостью 100—150 мл, снабженную мешал» кой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло колбы закрыто пробкой), вносят 21 г «-ксилола и 30 мл кон- концентрированной H2SO4 (правила работы см. стр. 269). Колбу по- помещают на водяную баню и нагревают при 90—95 °С в течение 15 мин. После охлаждения до комнатной температуры реакцион- реакционную смесь выливают в 50 мл охлажденной до 0 °С воды, затем до- доводят температуру до —10°С (баня со смесью льда и соли), от- отфильтровывают выпавшую /г-ксилолсульфокислоту на стеклянном фильтре, промывают охлажденным до 5°С раствором 15 мл кон- концентрированной НС1 в 10 мл воды (готовится под тягой) и тща- тщательно отжимают. Для очистки от примеси H2SO4 полученную /г-ксилолсульфокис- /г-ксилолсульфокислоту перекристаллизовывают из 40 мл концентрированной НС1, разбавленной 25 мл воды (перекристаллизацию проводят в вытяж- вытяжном шкафу). Выход дигидрата п:ксилолсульфокислоты около 30 г F8% от теоретического); т. пл. 86°С. 155
0-Нафталинсульфокислота (моногидрат) ^Ч| H2SO4; 160 "С >. Ч> •Н,0 В трехгорлую колбу емкостью 25—50 мл, снабженную мешал- мешалкой, термометром и обратным воздушным холодильнике»! (рис. 3 в Приложении I), помещают 5 г нафталина и 5 мл концентриро- концентрированной H2SO4. Включают мешалку и при постоянном перемешива- перемешивании постепенно нагревают смесь до 160 °С. Выдерживают реак- реакционную массу при этой температуре 15 мин, дают охладиться до комнатной температуры и медленно при перемешивании стеклян- стеклянной палочкой выливают в 6 мл воды (температура воды — ком- комнатная). Затем охлаждают до 0 °С и оставляют до выпадения кри- кристаллов тригидрата р-нафталинсульфокислоты, которые затем от- отфильтровывают на воронке Бюхнера. Выход неочищенного веще- вещества около 6 г; т. пл. 124 °С. Выделенный тригидрат очищают перекристаллизацией из смеси 3 мл воды и 1 мл концентрированной ИС1 (при этом он теряет две молекулы воды). Выход около 4 г F4% от теоретического); т. пл. 113 "С. п-Толуолсульфокислота (моногидрат) ~SO,H • Н,0 В круглодонную трехгорлую колбу емкостью 100 мл, снабжен- снабженную механической мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 32 мл толуола (легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260) и 19 мл концентрированной H2SO4 (правила работы см. стр. 269). Смесь нагревают при постоянном перемешивании до слабого и равномерного кипения. Приблизи- Приблизительно через 1 ч, когда слой толуола почти исчезнет, нагревание прекращают и выливают теплую реакционную смесь в 100 мл воды (колбу ополаскивают небольшим количеством воды). Если при этом сверху образуется слой непрореагировавшего толуола, его отделяют в делительной воронке и отбрасывают. Полученный рас- раствор помещают в стакан емкостью 500 мл, добавляют активиро- активированный уголь и кипятят на электроплитке с закрытой спиралью или на водяной бане до обесцвечивания (кипячение надо прово- проводить под тягой, так как при этом одновременно отгоняются следы толуола). Отфильтрованный от угля бесцветный раствор упари- упаривают на водяной бане до объема 50 мл, помещают в стакан, охла- охлаждают льдом до 5—7°С и насыщают (тяга!) газообразным НС1 (рис. 6 в Приложении I; вместо колбы с реагирующим веществом устанавливается стакан емкостью 100 мл). Выпавшую я-толуол- 156 сульфокислоту отфильтровывают на фильтре из пористого стекла (№ 1 или 2), тщательно отжимают из маточного раствора и поме- помещают в вакуум-эксикатор над H2SO4. Одновременно в эксикатор ставят стаканчик с твердой щелочью для поглощения хлористого водорода. Высушивание препарата (моногидрат) в вакуум-эксика- вакуум-эксикаторе продолжается около недели. Выход 35—40 г F5% от теорети- теоретического); т. пл. 104—105 °С. Толуолсульфохлориды (о- и п-) сн HOSO2C1 SO2C1 H2SO4; -HCI В трехгорлую колбу емкостью 250 мл (рис. 3 в Приложении I; обратный холодильник может быть заменен стеклянной трубкой длиной 20—25 см) помещают 97 г хлорсульфоновой кислоты (ды- (дымит на воздухе, вызывает сильные ожоги кожи; правила работы см. стр. 269), охлаждают снаружи смесью льда с солью и при не- непрерывном механическом перемешивании медленно по каплям в те- течение 30—40 мин прибавляют 23 г толуола (толуол легко воспламе- воспламеняется, пары его ядовиты; меры предосторожности см. стр. 260; ра- работу ведут в вытяжном шкафу!). После введения всего толуола реакционную смесь перемешивают при охлаждении ледяной водой еще 6—8 ч. Затем ее осторожно, по каплям при перемешивании стеклянной палочкой выливают в 250—300 г льда, помещенного в фарфоровую чашку. Основную часть выделившегося твердого п-то- луолсульфохлорида отделяют на стеклянном пористом фильтре и тщательно отжимают от воды и тяжелого темно-коричневого масла. Последнее отделяют от воды и помещают на сутки в холодильник. При этом выпадают дополнительные количества пара-изомера, ко- который отфильтровывают на пористом стеклянном фильтре. Масло растворяют в 50—60 мл четыреххлористого углерода и тщательно высушивают над СаС12. После отгонки растворителя о-толуолсуль- фохлорид перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Полу- Получают 16 г C4% от теоретического) бесцветного и прозрачного о-то- луолсульфохлорида с т. кип. 126 °С при 10 мм рт. ст. п-Толуолсульфохлорид перекристаллизовывают из эфира (см. стр. 17). Выход 18 г C8% от теоретического); т. пл. 69°С. Оба изомерных толуолсульфохлорида обладают неприятным запахом, вдыхание их паров вызывает головную боль. Посуду по- после работы следует мыть под тягой. Порядок работы с подобными веществами см. стр. 259. 157
Список рекомендуемых синтезов 4-Амино-З-метилбензолсульфокислота: ПОХ., 266. 6-Амино-З-метилбензолсульфокислота: СОП., IV, 477. n-Ацетилаыинобензолсульфохлорид: Ю., III., 148; СОП., I, 466. Бензолсульфохлорид: Г., 231; Ю., III, 145; ПОХ., 283, 815; СОП., I, 469. Дифенилсульфон: ПОХ., 257. .м-Нитробензолсульфохлорид: ПОХ., 285. Ортаниловая кислота: ПОХ., 262. /г-Толуолсульфокислота: П., 141; Г., 232; Ю., III, 138; Л., 93; Орг., 296. Толуолсульфохлориды (о- и п-): ПОХ., 283; Ю., III, 147. Сульфаниловая кислота: П., 145; Г., 234; Р., 14; Ю., III, 142; ПОХ., 261. Общая методика сульфохлорирования ароматических соедине- соединений: Орг., 293. ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ п-Броманизол осн Диоксандибромид. В стакан емкостью 50 мл помещают 10 мл перегнанного диоксана и быстро при перемешивании и охлажде- охлаждении ледяной водой (рис. 16 в Приложении I) добавляют (тяга!) из капельной воронки 19 г F,1 мл) брома (бром вызывает сильные ожоги кожи, пары ядовиты; меры предосторожности и первая по- помощь при отравлении см. стр. 255, 276). Полученный темно-бурый раствор выливают при перемешивании в 100 мл ледяной воды. Вы- Выпавший оранжевый кристаллический осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно отжимают на фильтре и высушивают сначала на пористой пластинке, а затем в вакуум-эксикаторе. Вы- Выход около 25 г (88% от теоретического); т. пл. 60°С. Диоксандибромид легко летуч, его следует хранить в банке с притертой пробкой или в запаянной ампуле. л-Броманизол. В длинногорлую круглодонную колбу емкостью 50 мл вносят 10,8 г анизола и при охлаждении водой A5—20 °С) и встряхивании присыпают 25 г диоксандибромида (выделяется бромистый водород; реакцию следует вести в вытяжном шкафу). Реакционную смесь периодически встряхивают при комнатной тем- температуре в течение 30 мин н выливают в 100 мл воды. Затем экс- 158 трагируют я-броманизол эфиром B раза по 50 мл). Эфирные вы- вытяжки промывают 2 и. раствором NaOH, водой и высушивают над прокаленным СаС12. Отгоняют эфир и остаток перегоняют в ва- вакууме. Выход около 10,5 г E5% от теоретического); т. кип. 99— 100 °С при 18 мм рт. ст.; п% 1,5630. п-Броманилин * NH—С—СН3 II О Вг2; СН3СООН NH—С—СН3 [| О NH, В колбу емкостью 200 мл вносят 13,5 г ацетанилида и 50 мл ледяной уксусной кислоты и слегка нагревают для завершения рас- растворения (работу ведут в вытяжном шкафу). Затем при темпера- температуре, не превышающей 40 °С, медленно при перемешивании добав- добавляют раствор 16 г E,5 мл) брома в 20 мл ледяной уксусной кис- кислоты (бром вызывает сильные ожоги кожи, пары ядовиты; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 255). Через 8—10 мин реакция заканчивается и реакционную смесь (вме- (вместе с выпавшим га-бромацетанилидом) выливают в 300 мл воды, содержащей небольшое количество льда. Затем туда же добавляют раствор NaHSO3 до обесцвечивания раствора и выпадения осадка. Белый осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера. Полученный таким путем я-бромацетанилид без дальнейшей очистки подвер- подвергают гидролизу. Его переносят с фильтра в круглодонную колбу -на 500 мл, добавляют туда 150 мл воды и 50 мл концентрированной НО и кипятят с обратным холодильником 30 мин (тяга!). Затем дают остыть, добавляют 20%-ный раствор NaOH до щелочной реакции по лакмусу и отгоняют полученный гс-броманилин с водя- водяным паром (рис. 4 в Приложении I). n-Броманилин застывает в хо- холодильнике, поэтому время от времени из рубашки холодильника приходится выливать воду. Собравшийся в приемнике гс-бромани- лин отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают на воз- воздухе между листами фильтровальной бумаги. Выход около 10 г F0% от теоретического); т. пл. 64—65 °С м-Бромнитробензол В трехгорлую колбу емкостью 100—150 мл, снабженную ме- мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в 159
Приложении I; все части прибора соединяют корковыми пробками, предварительно выдержанными в расплавленном парафине), вносят 13,5 г свежеперегнанного сухого нитробензола (см. примечание). Колбу помещают в масляную баню, нагретую предварительно до 135—145 °С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262) и при интенсивном перемешивании добавляют через боковое горло 1,5 г порошка восстановленного железа (ра- (работа ведется под тягой). Затем, продолжая перемешивание, прили- приливают из капельной воронки 5 мл брома (бром вызывает сильные ожоги колеи, пары его ядовиты; правила работы см. стр. 255, 276), предварительно высушенного встряхиванием с концентрированной H2SO4 (бром — нижний слой; тяга, защитные очки, защитные пер- перчатки!), с такой скоростью, чтобы пары брома не проходили через холодильник. Реакционную смесь нагревают при перемешивании 1 ч, добавляют 0,5 г восстановленного железа и, соблюдая те же условия, приливают из капельной воронки еще 4 мл брома. Нагре- Нагревание на масляной бане и перемешивание продолжают еще 2 ч (к концу нагревания выделение бромистого водорода становится зна- значительно менее энергичным и пары брома перестают попадать в холодильник). Отставляют масляную баню и дают реакционной смеси (темная красновато-коричневая жидкость) остыть. Затем в круглодонную колбу емкостью 500 мл, предназначенную для пере- перегонки с водяным паром, вносят 100 мл воды и 2,5 мл насыщенного раствора NaHSC>3, выливают в полученный раствор реакционную смесь и подвергают ее перегонке с водяным паром (рис. 4 в При- Приложении I). Первую порцию дистиллята, содержащую небольшое количество нитробензола, отбрасывают. Собирают около 1 л ди- дистиллята. Желтые кристаллы отфильтровывают на воронке Бюх- нера и тщательно отжимают на фильтре для удаления воды, я так- также следов нитробензола. Выход около 15 г F5% от теоретиче- теоретического); т. пл. 51—52 °С. Для большинства синтезов он достаточно чист. Более чистый препарат можно получить, перегнав его в ва- вакууме; т. кип. 117—118°С при 9 мм рт. ст.; т. пл. 55—56СС. Примечание. Сухой нитробензол получают перегонкой нитробензола из кол- колбы Вюрца при атмосферном давлении (т. кип. 208—210 °С; первые 10% дистил- дистиллята отбрасывают). п-Бром^,Ы-диметиланилин N(CH3J 1. Вгг в диоксане 2. КОН -> Вг- ¦N(CH,h В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром, укрепленным с помощью проб- пробки, в которой прорезан паз (чтобы реакционная колба не оказалась герметически закупоренной), помещают растворы 12,1 г диметил- анилииа в 30 мл диоксана и 5,6 г КОН в 20 мл воды и при интеи- 160 сивном перемешивании (мешалка должна доходить почти до дна колбы) прибавляют из капельной воронки раствор 16 г E,1 мл) брома в 160 мл диоксана (работу ведут в вытяжном шкафу; пра- правила работы с бромом см. стр. 255, 276), следя за тем, чтобы тем- температура реакционной смеси была около 5 °С (обычно прибавление занимает около 2 ч). Органический слой отделяют и промывают 15 мл 40%-ного раствора КОН. Затем отгоняют в вакууме диоксан и остаток перекристаллизовывают из спирта. Выход около 15 г G5% от теоретического; т. пл. 52—54 °С). 2-Бром-1,4-диметилбензол СН3 сн В круглодонной трехгорлой колбе емкостью 50 мл (рис. 3 в Приложении 1) растворяют 0,1 г иода в 7 мл я-ксилола и постепен- постепенно, при охлаждении (колба — в бане со льдом) и энергичном пере- перемешивании добавляют по каплям 3 мл брома (бром вызывает силь- сильные ожоги кожи, пары его ядовиты; меры предосторожности и пер- первая помощь при отравлении см. стр. 255, 276). По окончании реакции смесь промывают 2 н. раствором КОН B раза по 10 мл), переносят в колбу емкостью 0,5 л и подвергают перегонке с водя- водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Органический слой отделяют, высушивают над СаСЬ и перегоняют из колбы Вюрца. Выход 15 г F0% от теоретического); т. кип. 190—200°С при 755 мм рт. ст.; я» 1,5570. 2,6-Дибром-4-нитрофенол ОН В помещенную под тягу трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и газоподводя- щей трубкой (рис. 3 в Приложении I; капельная воронка заменена газоподводящей трубкой), вносят 7 г «-нитрофенола (синтез см. стр. 153), 11 г NaBr и 225 мл воды. Нагревают колбу на водяной бане до 45 °С, удаляют баню и при очень энергичном перемешивании 161
начинают медленно пропускать хлор (получение см. стр. 118; хлор ядовит; меры предосторожности и первая помощь при отрав- отравлении см. стр. 254). При этом температура реакционной смеси по< вышается до 50—55 °С и начинает выпадать белый осадок. Хлор пропускают до тех пор, пока в реакционной смеси не появится сво- свободный бром (белая суспензия станет оранжевой). После этого пропускание хлора прекращают и продолжают перемешивание при 50 °С еще 10—15 мин. Если в течение этого времени реакционная смесь станет более светлой или обесцветится, хлор снова пропу- пропускают до появления свободного брома в реакционной смеси. Опера* цию повторяют до тех пор, пока окраска не перестанет исчезать при нагревании в течение 15 мин при 50 °С (после окончания пропу- пропускания хлора). После охлаждения до комнатной температуры сус- суспензию фильтруют на воронке Бюхнера. Слегка желтый осадок промывают на фильтре холодной водой, тщательно отжимают и вы- высушивают в пистолете Фишера (см. стр. 23) в вакууме при 60 °С (кипящий хлороформ) в течение 15 ч. Выход около 8,5 г (95% от теоретического); т. пл. 141—142°С. 2,6-Дихлор-4-нитроанилин 4НС1+2Н2О2 NH2 В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром (рис. 3 в Приложе- Приложении I; капельная воронка заменена термометром), вносят 7 г л-ни- троанилина, 20 мл воды и 90 мл концентрированной соляной кис-: лоты и при перемешивании нагревают смесь на водяной бане при 80 "С до тех пор, пока весь л-нитроанилин полностью не раство- растворится (синтез ведут в вытяжном шкафу). Затем, продолжая энер- энергичное перемешивание, охлаждают полученный раствор на водяной бане до 20 °С (часть л-нитроанилина при этом выпадает в виде мелких кристаллов) и прибавляют к нему через горло, в котором укреплен термометр, 12 мл 30%-ной перекиси водорода (плотн. 1,108 г/см3). По окончании реакции (понижение температуры реак- реакционной смеси) перемешивание продолжают 2,5 ч, после чего до- добавляют 50 мл воды. Выпавший 2,6-дихлор-4-нитроанилин отфиль- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре водой, тщательно отжимают, высушивают при 80 °С в сушильном шкафу и перекристаллизовывают из толуола A5 мл толуола на 1 г веще- вещества). Выход около 10 г E0% от теоретического); т. пл. 190°С. 102 Хлорбензол В специальный прибор для хлорирования (рис. 32) помещают 13 мл бензола и 0,15 г железных опилок и нагревают на водяной бане до 75—80 °С (синтез ведут в вытяж- вытяжном шкафу). Затем в течение 1—1,5 ч рав- равномерно пропускают газообразный хлор Хлор ^ (получение см. стр. 118; хлор ядовит; меры предосторожности и первая помощь при от- отравлении см. стр. 254). Реакционную смесь переносят в колбу Фаворского и перего- перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 129— 135°С. Выход 5—7 г C5—50% от теорети- теоретического); п™ 1,5250. Список рекомендуемых синтезов Бензол Рис. 32. Прибор для хлори- хлорирования* З-Бром-4-аминотолуол: СОП., I, 102. л-Броманизол: ПОХ., 199. З-Бромацетофенон: СОП., X, 11. Бромбензол: П., 59; Г., 146; Р., 60; Ю., III, 241; Л., 51; ПОХ., 195. 4-Бром-1,2-диметилбензол: СОП., IV, 93. Броммезитилен: СОП., II, 118. а-Бромнафталин: П., 60; Р., 65; Ю., III, 245, 246; ПОХ., 203, 204; СОП., I, 127. 6-Бромнафтол-2: СОП., III, 115. л-Бромнитробензол: Р., 63; Ю., III, 244; СОП., I, 131. 2-Бром-4-нитротолуол: СОП., X, 14. 9-Бромфенантрен: СОП., IV, 96. о-Бромфенол: СОП., II, 122. 2,6-Диброманилин: СОП., III, 236. 9,10-Дибромантрацен: СОП., I, 189. 1,4-Дибромбензол: Г., 147; Ю, III, 243. 4,4'-Дибромдифенил: СОП., IV, 155. 2,6-Дибром-4-нитрофенол: СОП., II, 185. 3,5-Дихлор-2-аминобензойная кислота: СОП., IV, 462. 2,6-Дихлоранилин: СОП., III, 236. л-Иоданилин: СОП., II, 271. Иодбензол: СОП., I, 220. Тетраиодфталевый ангидрид: СОП., IV, 452. Хлорбензол: Р., 61. Общая методика бромирования ароматических соединений ментарным бромом: Орг., 299. эле-
АЦИЛИРОВАНИЕ ф-п-Анизоилпропионовая кислота ,0 сн: Н.С-С- с,^,, н2с-сг с—с н2 —с н2—соон В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, которая дол- должна свободно пропускать воздух, и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I; синтез ведут в вытяжном шкафу), помещают 160 мл тетрахлорэтилена (или сшш-тетрахлорэтана), 40 мл нитробензола и 10 г янтарного ангидрида (см. примечание). Смесь нагревают до растворения янтарного ангидрида, охлаждают до комнатной тем- температуры и при интенсивном перемешивании прибавляют 27 г без- безводного А1С13. При этом происходит разогревание и А1С13 раство- растворяется (А1С!3 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Затем реакционную колбу охлаждают в бане со льдом и медленно (приблизительно в течение 1 ч) прибавляют из капельной воронки 10,8 г анизола при интенсивном перемешива- перемешивании и охлаждении. Продолжают перемешивание 1 ч при охлажде- охлаждении и затем еще 30 мин при комнатной температуре. Реакционную смесь (темно-красного цвета) выливают в стакан емкостью 1 л, со- содержащий 100 мл 6 н. НС1 и 10 г льда. Стакан охлаждают в бане со льдом, осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера и затем растворяют при нагревании в 100 мл 10%-ного раствора Ыа2СОз. Полученный раствор кипятят в колбе с обратным холодильником с небольшим количеством активированного угля, отфильтровывают уголь и осторожно подкисляют фильтрат 6 н. НС1 до кислой реак- реакции по конго. Через 10—15 мин выпавший осадок отфильтровы- отфильтровывают, тщательно отжимают на фильтре и перекристаллизовывают из 50—60%-ного водного спирта. Выход около 14 г G0% от тео- теоретического); т. пл. 147—149 °С. Аналогичным образом могут быть получены соответствующие р-ароилпропионовые кислоты: из фенетола (выход 75% от теорети- теоретического; т. пл. 137—139°С) и из дифенилового эфира (выход 80% от теоретического; т. пл. 119—120 °С). Последняя кислота очи- очищается перекристаллизацией из этанола. Примечание. Янтарный ангидрид получают нагреванием на водяной бане в колбе с обратным холодильником (тяга!) смеси 13 г янтарной кислоты и 24 мл хлористого ацетила до полного растворения A,5—2 ч). Колбе с реакционной смесью дают охладиться до комнатной температуры и погружают в баню со 164 смесью льда и соли. Выпавший янтарный ангидрид отфильтровывают на во- воронке Бюхнера, 2 раза промывают на фильтре охлажденным до 0°С абсолют- абсолютным эфиром (по 10 мл) и сушат в вакуум-экснкаторе. Выход около 10 г (95% от теоретического); т. пл. 118—119°С. 6-Ацетилбензодиоксан + СНзСОС! О А1С13 С—СН3 О О В трехгорлую колбу емкостью 150—250 мл, снабженную мешал- мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в При- Приложении I), помещают 20 г безводного А1СЬ (А1СЬ дымит на воз- воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269) и при интенсивном перемешивании и охлаждении в бане с ледяной водой прибавляют из капельной воронки 60 мл сухого четыреххлористого углерода (работу ведут в вытяжном шкафу). К полученной сус- суспензии при том же охлаждении добавляют по каплям 8,6 г хлори- хлористого ацетила (легко летуч, ядовит; правила работы см. стр. 259). Затем реакционную смесь охлаждают до 0—5°С (термометр в ре- реакционную смесь можно вводить, ненадолго отсоединив капельную воронку) и, поддерживая эту температуру, прибавляют по каплям 14 г бензодиоксана (синтез см. стр. 63). Продолжают перемешива- перемешивание при 5—10 °С в течение 30 мин и затем выливают реакционную массу в смесь 100 г льда и 150 мл 2 н. НС1. Образовавшиеся кри- кристаллы отфильтровывают. Фильтрат переносят в делительную во- воронку, отделяют нижний органический слой, промывают его 2 н. раствором Na2CO3 до слегка щелочной реакции по лакмусу, затем водой до нейтральной реакции и высушивают в течение 15—20 мин над прокаленным СаС12. Четыреххлористый углерод отгоняют из колбы Вюрца в-вакууме водоструйного насоса (на водяной бане). Остаток выливают в стакан емкостью 100 мл, где он вскоре за- кристаллизовывается. В тот же стакан прибавляют выделенные ра- ранее кристаллы, отфильтровывают и перекристаллнзовывают из 40— 45 мл ацетона. Выход около 12 г G0% от теоретического); т. пл. 84—85 °С. п-Ацетилдифенил /\_/\ + СН3СОС1 А1С13 —СНз В трехгорлую колбу (синтез ведут в вытяжном шкафу) ем- емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и об- обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, которая должна свободно пропускать воздух (рис. 3 в Приложении I), помещают 169
100 мл сухого бензола (легко воспламеняется, пары его ядо* виты; правила работы см. стр. 260), 25 г дифенила (синтез см.» П., 165) и 37 г А1С13 (А1С13 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Помещают колбу в баню со льдом и перемешивают в течение 10 мин. Затем в течение 20 мин добавляют в охлажденную смесь из капельной воронки 22 г A9,5 мл) хлористого ацетила (легко летуч, ядовит; правила ра- работы см. стр. 259). По окончании прибавления хлористого ацетила перемешивают реакционную смесь при охлаждении в течение 2 ч и оставляют на ночь. После этого выливают содержимое колбы в стакан с 75 г толченого льда и при перемешивании добавляют 25 мл концентрированной НС1. Реакционную колбу ополаскивают не- небольшим количеством бензола. Затем содержимое стакана со зна- значительным количеством осадка переносят в круглодонную колбу и нагревают с обратным холодильником при периодическом переме- перемешивании в течение 15 мин. Нагревание прекращают и, энергично встряхивая колбу, охлаждают ее холодной водой. Желтый осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой и высушивают на воздухе. От фильтрата отделяют бензольный слой, промывают его двумя порциями воды и отгоняют при атмосферном давлении бен- бензол из колбы Кляйзена. Когда большая часть бензола (около 2/3) отогнана, добавляют в колбу отделенный ранее желтый осадок и перегоняют в вакууме водоструйного насоса до полного удаления бензола. Остаток перегоняют с воздушным холодильником в ва- вакууме масляного насоса (рис. 5 в Приложении I). Первая фракция с т. кип. до 120 °С при 2 мм рт. ст. представляет собой ацетофе- нон, вторая фракция с т. кип. 120—175 °С при 2 мм рт. ст., которая частично закристаллизовывается, является неочищенным я-ацетил- дифенилом A8—20 г). Последний очищают перекристаллизацией из 125—150 мл 95%-ного этанола. При этом нерастворимый в го- горячем этаноле осадок отфильтровывают и отбрасывают, выпадаю* щие при охлаждении до 0 °С кристаллы ге-ацетилдифенила отфиль- отфильтровывают, промывают на фильтре небольшим количеством хо- холодного этанола и высушивают на воздухе. Выход около 16 г E0%, от теоретического); т. пл. 121 — 122°С. а-Ацетилнафталин сосн. (СН3СОJО АЮ1о; CICHo-CH2CI В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, которая должна свободно пропускать воздух (рис. 3 в Приложении I), помещают 100 мл сухого дихлорэтана и 56 г А1С13 (А1С13 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы 166 см. стр. 269) и к полученной смеси при энергичном перемешивании постепенно добавляют 20,4 г уксусного ангидрида (работу ведут в вытяжном шкафу). Перемешивание продолжают 30 мин и затем, поместив колбу в баню с холодной водой, прибавляют по каплям раствор 25,6 г нафталина в 50 мл сухого дихлорэтана. Когда весь раствор прибавлен, температуру бани повышают до 50 °С и выдер- выдерживают в течение 15 мин. После этого реакционную смесь осто- осторожно при охлаждении выливают в 500 мл 2 н. НС1, отделяют нижний органический слой в делительной воронке, промывают во- водой, 5%-ным раствором NaOH (несколько раз до щелочной реак- реакции по лакмусу), снова водой и сушат над MgSO4. Затем отгоняют дихлорэтан и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложе- Приложении I) с воздушным холодильником. Выход около 22 г F9% от теоретического); т. кип. 164°С при 12 мм рт. ст.; n2g 1,6 8 т. пл. 9 °С. Препарат содержит незначительную примесь р-изомера. 4,4'-Циацетилдифениловый эфир А1С13 В трехгорлую колбу емкостью 100 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Приложе- Приложении I), помещают 9,5 г безводнэго А1СЦ (дымит на воздухе, вызы- вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269) и при интенсивном перемешивании прибавляют из капельной воронки 30 мл дихлор- дихлорэтана (синтез ведут в вытяжном шкафу). Полученную суспензию охлаждают в бане со льдом @—2°С в реакционной смеси) и в те- течение 3 ч добавляют по каплям смесь 3,4 г дифенилового эфира (синтез см.: Ю., I/II, 193) и 4,1 г хлористого ацетила (легко летуч, ядовит; правила работы см. стр. 259), следя за тем, чтобы темпе- температура реакционной смеси не превышала 5°С (термометр в реак- реакционную смесь можно вводить, ненадолго отсоединив капельную воронку). Затем содержимое колбы выливают при перемешивании в смесь 200 мл ледяной воды и 10 мл концентрированной НС1 и оставляют на ночь. Выпавшие светло-желтые кристаллы отфиль- отфильтровывают. Фильтрат переносят в делительную воронку и отде- отделяют органический (нижний) слой. Отгоняют около 25 мл дихлор- дихлорэтана из колбы Вюрца (рис. 7 в Приложении I) и остаток в горя- горячем состоянии выливают в стакан емкостью 50 мл. Через 20—30 мин он закристаллизовывается. К нему добавляют ранее выделенные кристаллы и перекристаллизовывают полученный 4,4'-диацетилди- феииловый эфир из минимального количества метанола. Выход около 4,5 г (90% от теоретического); т. пл. 100 —101 °С. 167
п-Диметиламинобензальдегид '• (CHSJN + HCON(CH3J -HN(CH3)a *¦ (CH3JN В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; синтез ведут в вытяжном шкафу), поме- помещают 43,8 г диметилформамида, при охлаждении добавляют 30,7 г РОСЦ, выдерживают 1 ч при комнатной температуре, охлаждают до 0 °С и при интенсивном перемешивании медленно, по каплям, прибавляют 24,2 г свежеперегнанного диметиланилина. Темпера- Температура в колбе при этом не должна подниматься выше 20—25 °С. Далее реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане до образования гомогенного раствора, выливают в горячем состоянии на 200 г тонкоизмельченного льда и добавляют кристаллический ацетат натрия до тех пор, пока рН смеси не станет равным 6 (по универсальной индикаторной бумажке), на что обычно требуется 90—100 г ацетата, Выпавший диметиламинобензальдегид отфиль- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре неболь- небольшими порциями воды и сушат на воздухе (см. примечание). Вы- Выход около 16 г E5% от теоретического); т. пл. 71 °С (из водного метанола). Аналогично из диэтиланилина получают я-диэтиламинобензаль- дегид (выход 71% от теоретического, т. кип. 122—123 °С при 2 мм рт. ст.; т. пл. 38—39 °С), а из бензодиоксана (синтез см. стр. 63) — 6-формилбензодиоксан (выход 30% от теоретического; т. пл. 50— 51 °С). Примечание. В том случае, если вещество выделяется в виде масла, его экстрагируют эфиром, промывают эфирную вытяжку 1—2 раза небольшими пор- порциями воды, сушат над MgSO4, отгоняют растворитель и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I) с воздушным холодильником, применяя в качестве приемника колбу Вюрца. Собирают фракцию с т. кии. 160—161 °С при 17 мм рт. ст., которая прн стоянии закристаллизовывается. Выход около 12 г D0% от теоретического); т. пл. 71 °С. 2,4-Диоксибензал ьдегид НО—f~% ч>н HCON(CH3J POCI3 —HN(CH3J HO-<Q>-C В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 22 г резорцина и 15 г диметил- диметилформамида. К хорошо перемешиваемой смеси прибавляют по кап- каплям 20 мл РОС13, поддерживая температуру в колбе не выше 25 °С (синтез ведут под тягой). По мере прибавления хлорокиси фосфора 168 реакционная масса постепенно затвердевает (наступает момент, когда приходится остановить мешалку). Реакционную смесь выдер- выдерживают 1 ч при 20 °С и 3 ч на кипящей водяной бане, охлаждают, разлагают, приливая 100 мл ледяной воды при охлаждении, до- добавляют 150 г твердого CH3COONa, устанавливая рН около 6 (по универсальной индикаторной бумажке). Полученную массу экстра- экстрагируют в делительной воронке хлороформом F—7 раз по 40 мл). Менее тщательная экстракция снижает выход. Хлороформ отго- отгоняют и к остатку добавляют 30—40 мл холодной воды. Выпавший осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из воды. Выход 15 г E5% от теоретического); т. пл. 135°С. 2-Метил-5-ацетилфуран осн, Смесь 8,2 г сильвана (синтез см. стр. 135), 12 мл уксусного ан- ангидрида н 0,17 г FeCl3 кипятят в течение 35 мин в круглодонной колбе емкостью 50 мл, снабженной обратным холодильником. По- После охлаждения до комнатной температуры реакционную смесь выливают в стакан, содержащий 50 мл воды, отделяют маслооб- маслообразный органический слой, а водный нейтрализуют сухим КгСО3 и экстрагируют бензолом B раза по 25 мл). Маслообразный про- продукт реакции объединяют с бензольными вытяжками, промывают последовательно 2 н. раствором Na2CO3 и водой и высушивают над прокаленным MgSO4. Остаток после отгонки растворителя пере- перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 85—90°С при 13 мм рт. ст. Выход около 5 г D0% от тео- теоретического); п*> 1,5090. 2-Окси-5-метилацетофенон * А1С1з; 120 °С OCOCHj В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную термомет- термометром и холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло за- закрыто пробкой), вносят 15 г м-толилацетата (синтез см. стр, 77) 161
и постепенно небольшими порциями добавляют 16 г безводного А1С13 (А1С13 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Колбу помещают в масляную баню и мед^ ленно нагревают до тех пор, пока температура реакционной смеси не достигнет 120 °С (правила работы с нагретыми до высокой тем- температуры банями см. стр. 262). Выдерживают при этой темпера* туре 10 мин, отставляют баню и горячую реакционную массу при* бавляют к хорошо перемешиваемой смеси 65 г льда и 40 мл концентрированной НС1 (если реакционная масса закристаллизовы- вается в колбе, то смесь льда и концентрированной НС1 добавляют в колбу). После того как лед растает, осадок отфильтровывают, высушивают и перекристаллизовывают из метилового спирта. Вы- Выход около 13 г (90% от теоретического); т. пл. 50 °С. 5-Метилфурфурол сн. HCON(CH3J РОС13 о -HN(CH3J В трехгорлую колбу емкостью 150 мл, снабженную мешалкой, термометром и обратным воздушным холодильником (рис. 3 в- Приложении I; воронка заменена термометром, а из холодильника спущена вода), помещают 14,6 г диметилформамида и охлаж- охлаждают ее в бане со смесью льда и соли до 0°С (шарик термометра находится в диметилформамиде). Синтез проводят в вытяжном шкафу. Над воздушным холодильником закрепляют в лапке ка- капельную воронку, из которой через холодильник по каплям при интенсивном перемешивании приливают 30,7 г РОС13 с такой ско- скоростью, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 10 °С. Затем реакционную смесь перемешивают при 0°С в течение 30 мин. После этого в колбу при интенсивно работающей мешалке из той же предварительно вымытой водой и высушенной капельной воронки прибавляют 10,4 г свежеперегнанного сильвана (синтез см. стр. 135), следя за тем, чтобы температура реакцион- реакционной массы не превышала 10 °С. Перемешивание продолжают еще 30 мин при 0—10 °С и 30—40 мин при комнатной температуре. Со- Содержимое колбы выливают в 200 мл ледяной воды и нейтрализуют твердой МагСОз E5—60 г), после чего оставляют на ночь. Реак- Реакционную смесь экстрагируют эфиром D раза по 50 мл). Эфирные вытяжки высушивают над прокаленным MgSO4 (или Na2SC>4). От- Отгоняют эфир и остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложе- Приложении I), собирая фракцию с т, кип. 78—81 °С при 12 мм рт. ст. (светло-желтая жидкость). Выход около 13 г F0% от теоретиче- теоретического); п*> 1,5205. 170 п-Метоксиацетофенон (п-ацетиланизол) СН3О + СН3СОС1 А1С13 —HCI сн. с—сн3 II о В вытяжном шкафу в трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I), помещают раствор 14 г безводного А1С13 (дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 268) в 60 мл сухого четыреххлористого углерода и при сильном перемешивании и охлаждении в бане со льдом медленно добавляют по каплям 8,6 г хлористого ацетила (легко летуч, ядовит; правила работы см. стр. 259), а затем при охлаждении льдом и солью @—5°С в реакционной смеси) из той же воронки прибавляют 10 г анизола. Смесь перемешивают при комнатной температуре до прекращения выделения НС1 и выли- выливают (постепенно) в смесь 150 мл 2 н. НС1 и 100 г льда. Тяжелый органический слой отделяют, промывают (по 2 раза порциями по 25 мл) 2 н. НС1, 2 н. раствором Na2CO3 и водой. Четыреххлори- стый углерод отгоняют. Остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход n-метоксиацетофенона около 12 г (85% от теоретического); т. кип. 163°С при 28 мм рт, ст., 174—175 С при 50 мм рт. ст.; т. пл. 37 °С. По такой же методике получают: из толуола — п-метилацето- фенон (выход 85% от теоретического; т. кип. 93°С при б мм рт. ст., 112°С при 11 мм рт. ст.; т. пл. 27°С; п% 1,5345); из этилбен- зола (примечание 1)—n-этилацетофенон (выход 75% от теорети- теоретического; т. кип. ЮЗ°С при 6 мм рт. ст.; п2® 1,5300); из фенетола (примечание 2)—n-этоксиацетофенон (выход 70% от теоретиче- теоретического; т. кип. 134—138 °С при 13 мм рт. ст.; т. пл. 38°С; м* 1,5320); из н-бутилбензола — n-н-бутилацетофенон (выход 64% от теорети- теоретического; т кип. 135—138 °С при 15 мм рт. ст.; п® 1,5170); из тет- ралина — 6-ацетилтетралин (выход 70% от теоретического; т. кип. 153°С; л» 1,5615). Аналогичным образом из хлорангидридов соответствующих кислот и бензола могут быть получены: пропиофенон * (выход 77%' от теоретического; т. кип. 85 °С при 7 мм рт. ст.; м|° 1,5270; спектры см. стр. 343); бутирофенон (выход 80% от теоретического; т. кип. 740 °С при 3 мм рт. ст.; п?° 1,5800) и капрофенон (выход 80% от теоретического; т. кип. 124—125°С при 9 мм рт. ст.; т. пл. 27°С). Примечания. 1. Можно использовать реактивы, приготовленные ранее сту- студентом (этилбензол, к-бутилбензол, анизол, фенетол). 2. Вещество может закристаллизоваться в холодильнике во время перегонки в вакууме. Поэтому вместо холодильника с водяным охлаждением (рис. 5 в При- Приложении I) рекомендуется использовать форштосс холодильника без водяной рубашки. 171
Нафтоилпропионовые кислоты О=Ст-СН2—СН2—СООН с—сн2—сн2—соон В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I; третье горло за- закрыто глухой пробкой; синтез ведут в вытяжном шкафу), по- помещают растертую в теплой и сухой ступке смесь 75 мл сухого нитробензола и 27,5 г безводного А1С13 (А1СЦ дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269) и при пере- перемешивании через третье горло колбы добавляют смесь 20 г наф- нафталина и 11 г янтарного ангидрида (синтез см. стр. 164). Реак- Реакционную смесь перемешивают 12 ч (можно с перерывами), под- подкисляют концентрированной НС1 до кислой реакции по конго и подвергают перегонке с водяным паром (рис. 4 в Приложении I) для удаления нитробензола и непрореагировавшего нафталина. Твердый остаток промывают водой и растворяют в теплом насы- насыщенном растворе Na2CO3; полученный раствор фильтруют и под- подкисляют концентрированной ЫС1 до кислой реакции по конго. Вы- Выпавший осадок р-нафтоилпропионовой кислоты отфильтровывают и перекристаллизовывают из ледяной уксусной кислоты. Выход око- около 7 г C0% от теоретического); т. пл. 165—166°С (после пере- перекристаллизации из метанола т. пл. 171 — 173°С). Для получения а-изомера маточный раствор (ледяную уксус- уксусную кислоту) разбавляют тремя объемами кипящей воды, добав- добавляют активированный уголь и кипятят в стакане в течение 15—¦ 20 мин. Уголь отфильтровывают от горячего раствора. Сыпавший после охлаждения раствора осадок а-нафтоплпроппоновой кис- кислоты перекристаллизовывают из метанола. Выход около 6 г B4% от теоретического); т. пл. 127—128 °С. п-Фенилбензальдегид Л л, \н снабженную мешалкой В трехгорлую колбу емкостью 1 , ую мешалкой (рис. 3 в Приложении I; вместо капельной воронки вставлена трубка, доходящая до дна колбы; синтез ведут в вытяжном шка- шкафу), помещают 12 г дифенила (синтез см.: П., 165), 3 г CuCl, 23 г А1С1з (А1С1з дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269) и 60 мл абсолютного бензола и в течение 4 ч 172 при нагревании до 30—45 °С пропускают ток смеси сухого хлори- хлористого водорода (получение см. рис. 6 в Приложении I) и окнеи углерода (см. примечание), причем скорость пропускания окиси углерода должна быть в 2 раза больше скорости пропускания хло- хлористого водорода (счет пузырьков в промывных склянках). Для того чтобы в реакционную колбу подавалась смесь газов, трубки, подводящие сухой хлористый водород и окись углерода, присоеди- присоединяют к тройнику, третий конец которого соединен с трубкой, вмон- вмонтированной в трехгорлую колбу прибора (см. выше). После стоя- стояния в течение ночи реакционная масса становится твердой (или вязкой). Затем темноокрашенную реакционную смесь разлагают добавлением 100—150 г льда, отделяют маслянистый слой в дели- делительной воронке и подвергают его перегонке с водяным паром (рис. 4 в Приложении I) для удаления непрореагировавшего ди- дифенила и бензола. Остаток экстрагируют эфиром B раза по 50 мл), эфирные вытяжки промывают 2 н. НС1 B раза по 40 мл) и водой C раза по 25 мл) для удаления остатка неорганических солей. Затем эфир отгоняют. Полученный л-фенилбензальдегид очищают через бисульфитное производное: альдегид смешивают с 50—60 мл концентрирован- концентрированного раствора NaHSO3 (см. стр. 199) и оставляют на сутки; затем отфильтровывают коричнево-оранжевый осадок, промывают его на фильтре небольшим количеством эфира и, кипятят с 200 мл 2 н. раствора Na2CO3 с обратным холодильником в течение 6—7 ч. При этом получается застывающий при охлаждении маслянистый слой (иногда кристаллизация происходит на следующий день). Остав- Оставшийся после отделения последнего желтоватый раствор экстраги- экстрагируют эфиром и при этом извлекают остатки альдегида. Полученный n-фенилбензальдегид растворяют в 50 мл эфира н сушат раствор над СаСЬ; отогнав эфир, получают чистый альде- альдегид. Выход около 8,5 г F0% от теоретического); т. пл. 58—59 °С. Примечание. Для получения окиси углерода в колбу Вюрца емкостью 500 мл, снабженную капельной воронкой, помещают 250 мл концентрированной Н3РО4, нагревают на водяной бане приблизительно до 80 °С и по каплям при- прибавляют около 50—60 г муравьиной кислоты. Для очистки окиси углерода ее послеловательио пропускают через склянку с 50%-ным раствором КОН, затем над твердыми КОН, СаСЬ и Р2О5 (рис. 6 в Приложении I). Окись углерода весьма ядовита: правила работы с подобными веществами, а также оказание первой помощи при отравлении см. стр. 253. п-Фенилбензоилпропионовая кислота CHj—CHj—СООН В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой и двумя обратными холодильниками (рис. 3 в Приложении I; ка-, 173
пельная воронка заменена обратным холодильником), помещают 5,4 г дифенила (синтез см.: П., 165), 10 г янтарного ангидрида (синтез см. стр. 164) и 50 мл свежеперегнанного нитробензола (синтез ведут в вытяжном шкафу). Отсоединяют один из обрат- обратных холодильников и при энергичном перемешивании в один прием прибавляют 26,5 г А1С1з (AiCl3 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Присоединяют снова обратный холодильник и перемешивают смесь 30 мин при комнат- комнатной температуре. Затем через один из обратных холодильников осторожно добавляют смесь 45 мл воды и 7 мл концентрирован- концентрированной НС1. Во избежание сильного разогревания колбу при этом охлаждают в бане с ледяной водой. Реакционную смесь переме- перемешивают 1 ч, переносят в колбу для перегонки с паром (рис. 4 в Приложении I) и отгоняют нитробензол. Твердый остаток от- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре смесью 100 мл воды и 30 мл концентрированной НС1 и затем холодной водой. Полученную кислоту растворяют при нагревании в горячем насыщенном растворе NaHCO3; выпавшую при этом А1(ОНK отфильтровывают и дважды промывают на фильтре го- горячей водой. К фильтрату добавляют немного активированного угля и кипятят смесь 5 мин. Отфильтровывают уголь и, перелив фильтрат в стакан, добавляют небольшими порциями концентри- концентрированную НС1 при тщательном перемешивании стеклянной палоч- палочкой (осторожно, вспенивание!) до тех пор, пока среда не станет кислой (по универсальной индикаторной бумаге). Стакан охлаж- охлаждают ледяной водой, отфильтровывают осадок на воронке Бюхне- Бюхнера, промывают на фильтре холодной водой и высушивают на воз- воздухе. Выход 12 г E0% от теоретического); т. пл. 180—182°С. . Список рекомендуемых синтезов Ацилирование производными карбоновых кислот Антрахинон: Р., 82; Г., 390. 9-Ацетилантрацен: СОП., IV, 71. Р-Ацетилнафталин: ПОХ., 314. 2-Ацетилфлуорен: СОП., IV, 77. Ацетил-я-цимол: СОП., II, 77. Ацетофенон: Г., 387, 388; П., 175; ПОХ., 308, 310; СОП., I, 106, Бензоилакриловая кислота: СОП., IV, 87. о-Бензоилбензойная кислота: Р., 81; Г., 389; ПОХ., 313. р-Бензоилпропионовая кислота: СОП., II, 95. Бензофенон: Г., 385; П., 176; Л., 129; ПОХ., 310, 311; Орг., 305, n-Брсмацетофенон: Л., 137; СОП., I, 104. Дезоксибензоин: СОП., II, 167. 1,4-Дибензоилбутан: СОП., II, 181. 2,4-Диоксиацетофенон (резацетофенон); Г., 389; Л., 134; СОП., 111,384. 174 Метилантрахинон: Р., 83; СОП., I, 253 я-Метилацетофенон: СОП., I, 106. л-Метоксиацетофенон: СОП., I, 106. а-Тетралон; СОП., И, 448; V, 67; VI, 65. и-Толуил-о-бензойная кислота: Р., 82; СОП., I, 389, Хинизарин: Г., 390; Л., 133; Орг., 310. и-Хлорацетофенон: СОП., I, 106. Общая методика ацилирования ароматических углеводородов фталевым ангидридом: Орг., 309. Общая методика ацилирования хлорангидридами кислот по Фриделю—Крафтсу: Орг., 308. Перегруппировка Фриса 1-Ацетил-2-оксинафталин: ПОХ., 318. 2,5-Диоксиацетофенон (хинацетофенон): СОП., IV, 209. 4-Окси-З-метоксиацетофенон: Л., 135. Пропиофенолы: (о- и п-)\ СОП., II, 426. Формилирование 9-Антральдегид: СОП., III, 74. n-Диыетиламинобензальдегид: СОП., V, 22. 2-Оксинафтойный альдегид: ПОХ., 331; СОП., III, 365. Салициловый альдегид: Р., 70; Г., 273; Л., 100. n-Толуиловый альдегид: СОП., II, 464. 2,4,6-Триметилбензальдегид: СОП., III, 17. 2-Этокси-1-нафтальдегид: СОП., III, 75. Общая методика формилирования по Вильсмейеру: Орг., 313. Общая методика формилирования цианистым цинком и хло- хлористым водородом (синтез Гаттермана—Адамса): Орг., 312. К арбок с и л иро в ание фенолов 2,4-Диоксибензойная (резорциловая) кислота: ПОХ., 335; СОП., II, 430. 2,5-Диоксибензойная кислота: ПОХ., 336. Салициловая кислота: Р., 67; Г., 286; ПОХ., 334. Общая методика карбоксилирования фенолов (реакция Коль? бе): Орг., 322. АЛКИЛИРОВАИИЕ трет-Бутилбензол* А1С13 СбН6 + (СН3KС-ОН *¦ С6Н5-С(СН3K В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, доходя- доходящим до дна колбы (рис. 3 в Приложении I; вместо капельной 175
воронки вставлен термометр), вносят 45 мл сухого бензола и 6,7 г безводного А1С13 (А1С13 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Укрепляют над холодильником ка- капельную воронку и при энергичном перемешивании через холо- холодильник добавляют по каплям 7,4 г грег-бутилового спирта (син- (синтез ведут в вытяжном шкафу), поддерживая температуру реак- реакционной смеси в интервале 20—30°С (баня с холодной водой). После этого реакционную массу оставляют на ночь. На следую- следующий день ее выливают в смесь 400 г колотого льда и 80 мл 2 н. соляной кислоты, отделяют верхний бензольный слой в делитель- делительной воронке, а нижний экстрагируют 25 мл эфира. Эфирную вы- вытяжку, соединенную с бензольным слоем, помещают в колбу Вюрца (рис. 7 в Приложении I). Эфир и бензол (легко воспламе- воспламеняются, пары бензола ядовиты; правила работы см. стр. 260) от- отгоняют на электроплитке с закрытой спиралью, а остаток перего- перегоняют, собирая фракцию с т. кип. 165—170°С и п2° 1,4980. Выход около 9,5 г G0% от теоретического). Аналогичным образом, алкилируя бензол диметилэтилкарби- нолом (синтез см.: Ю., I/II, 285), синтезируют Г/рег-амилбензол (выход 60% от теоретического; т. кип. 188—191 °С; п2° 1,4910) Трифенилхлорметан ЗС6Н6 AICU (C6H5KC-CI В трехгорлую колбу емкостью 500 мл (рис. 3, в Приложении I; вместо капельной воронки используется плоскодонная колба ем- емкостью 30—50 мл, соединенная с прибором гибким шлангом; см. рис. 31; прибор должен быть тщательно высушен; синтез ведут в вытяжном шкафу) помещают 57 мл сухого бензола, освобож- освобожденного от тиофена (бензол легко воспламеняется, пары ядовиты; правила работы см. стр. 260), и 20 г A2,5 мл) абсолютного четы- реххлористого углерода. Затем при энергичном перемешивании из плоскодонной колбы в реакционную смесь небольшими порциями вводят 15 г безводного А1С13, растертого в предварительно про- прогретой и еще теплой ступке (А1С13 дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 269). Реакция начинается самопроизвольно, масса окрашивается сна- сначала в красно-бурый цвет, а к концу реакции — в черно-зеленый. Реакцию заканчивают нагреванием колбы на водяной бане в те- течение 10 ч при перемешивании. Далее реакционную смесь охлаж- охлаждают, подставляют под колбу баню со льдом, приливают через холодильник сначала 30 мл бензола, а затем небольшими пор- порциями 50 мл концентрированной НС1, следя за тем, чтобы темпе- температура не поднималась выше 25 °С. После тщательного переме- перемешивания осадок в колбе должен приобрести белый цвет (ос- (основные соли алюминия). Бензольный слой отделяют, к водному 176 добавляют еще 100 мл воды и несколько раз экстрагируют бензолом (порциями по 40—50 мл). Объединенные бензольные вытяжки промывают концентрированной НС1 и сушат над прокаленным СаСЬ до тех пор, пока раствор не станет совершенно прозрачным (желтый в проходящем свете, черный —в отраженном). Бензол отгоняют на водяной бане. К остатку добавляют 1 мл хлористого ацетила, нагревают до начала кипения, переносят в стакан, охлаждаемый льдом, и энергично перемешивают палочкой. Три- Трифенилхлорметан выпадает в виде порошка. К отфильтрованному осадку приливают 50—70 мл петролейного эфира (чрезвычайно легко" воспламеняется; правила работы см. стр. 260) и кипятят с активированным углем в колбе с обратным холодильником в те- течение 1—2 ч на электроплитке с закрытой спиралью. Раствор от- отфильтровывают от угля (поблизости не должно быть горелок!) через складчатый фильтр (см. стр. 20). Трифенилхлорметан, вы- выпадающий при охлаждении фильтрата ледяной водой, отфиль- отфильтровывают на воронке Бюхнера н затем перегоняют из колбы с саблей (см. рис. 30). Выход 22—23 г F5% от теоретического); т. кип. 230°С при 5 мм рт. ст.; т. пл. 108—112 "С. 1,3,5-Триэтилбензол + ЗС2Н6Вг А1ГЛз С2Н, В трехгорлую колбу емкостью 200 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в При- Приложении I) и охлаждаемую льдом, вносят 26,7 г безводного хло- хлористого алюминия (дымит на воздухе, вызывает ожоги кожи; пра- правила работы см. стр. 269) и затем 20 г бромистого этила (синтез ведут в вытяжном шкафу). К полученной пастообразной массе осторожно по каплям добавляют сначала 7,8 г сухого бензола (лег- (легко воспламеняется, пары ядовиты; правила работы см. стр. 260) и затем 13,5 г бромистого этила (на что требуется около 30 мин), следя за тем, чтобы температура реакционной массы поддержи- поддерживалась около —5СС, для чего в ледяную баню добавляют NaCl. Продолжая перемешивание, дают реакционной массе принять комнатную температуру и оставляют ее иа 24 ч. Разложение про- проводят выливанием при перемешивании в смесь 75 г льда и 5 мл концентрированной НС1, помещенной в стакан емкостью 500 мл. Затем добавляют еще 25 г льда, отделяют на делительной воронке органический слой оранжевого цвета, промывают его 2 н, раство- раствором Na2CO3 B раза по 50 мл) и водой C раза по 50 мл), сушат над плавленым СаС12 и перегоняют в вакууме (рис. 5 в Прило- Приложении I). Выход около 13 г (80% от теоретического); т.кип. 110— 112°С при 20 мм рт. ст.; п» 1,4960. 177
9, Ю-Бис(хлорметил) антрацен (CH2O)n + HC1 СН,С1 СН,С1 В колбу помещают смесь 36 мл диоксана и 6 мл концентри? рованной соляной кислоты и насыщают газообразным хлористым водородом (рис. 6 в Приложении I; работу проводят под тягой). Затем раствор переносят в двухгорлую колбу, добавляют 4,5 г антрацена и 3,5 г параформа, присоединяют к одному горлу об- обратный холодильник, а ко второму—пробку с газоподводящей трубкой, доходящей до дна колбы, постепенно нагревают до кипе- кипения и кипятят в течение 4 ч при непрерывном пропускании хло- хлористого водорода. Выпавший после стояния в течение ночи тон- тонкий желтый порошок отфильтровывают, промывают диоксаном B—3 раза по 5—8 мл) и высушивают на воздухе. Выход неочи- неочищенного препарата около 4,5 г F0°/о от теоретического); т. пл, 245—248 °С. Чистый 9,10-бис(хлорметил)антрацен получается после пере- перекристаллизации из толуола; т. пл. (в блоке) 258—260 °С (разл.)« 6,7-Бис(хлорметил)бензодиоксан О -г (СН2О)„ + НС1 о В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и газоподводящей трубкой (рис. 3 в Приложении I; вместо капельной воронки вставлена газоподводя- щая трубка; синтез ведут в вытяжном шкафу), помещают 13,6 г бензодиоксана (синтез см. стр. 63), 18 г тонкоизмельченного параформа (получение см. стр. 143) и 100 мл ледяной уксусной кислоты и при перемешивании начинают пропускать через смесь газообразный хлористый водород (получение см. рис. 6 в Прило- Приложении I). Затем реакционную смесь нагревают на водяной бане до 50°С и при этой температуре продолжают пропускать хлори- хлористый водород в течение 3 ч. По истечении указанного времени смесь оставляют на ночь. Выпавшие кристаллы отделяют фильт- фильтрованием, а фильтрат выливают в 250 мл ледяной воды. Выде- Выделившемуся дополнительно продукту реакции дают закристаллит зоваться (стояние в течение 30—50 мин) и отфильтровывают. Со- Соединенные количества 6,7-бис(хлорметил) бензодиоксана очищают 178 либо перегонкой в вакууме (рис. 5 в Приложении I), либо пере- перекристаллизацией из циклогексана. Выход около 14 г F0% от тео- теоретического); т.пл. 133—134 °С; т. кип. 166—170°С при 2ммрт.ст. Список рекомендуемых синтезов Ал килирование п-7у>е7-Амилфенол: ПОХ., 319. Бензофенон: СОП., I, 99. Гексаметилбензол: СОП., VII, 24. Дифенилметан: П., 176; СОП., II, 233. р,р-Дифенилпропиофенон: СОП., II, 235. 1-Метил-З-фенилиндан: СОП., VII, 41. Трифенилметан: СОП., I, 423. Трифенилхлорметан: Г., 388; Орг., 304; СОП., III, 427. 1-Хлор-2-метил-2-фенилпропан: СОП., IV, 526. Этилбензол: ПОХ., 307. Общая методика алкилирования бензола по Фриделю—Крафт- су: Орг., 303. Хлор метилирование n-Ксилилендихлорид: ПОХ., 325. Хлористый бензил: ПОХ., 324. Хлорметилмезитилен: СОП., III, 289. Хлористый 2-окси-5-нитробензил: СОП., Ш, 478. Общая методика хлорметилирования ароматического Орг., 316. РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ Бис(о-нитрофенил)дисульфид В круглодонную колбу емкостью 500 мл, соединенную с обрат- обратным холодильником (рис. 2 в Приложении I), помещают 36 г кри- кристаллического Na2S-9HaO (необходимо выбирать наиболее сухие кристаллы) и 150 мл 95%-ного этилового спирта; смесь нагревают на водяной бане до растворения сульфида натрия (тяга!). Затем добавляют 4,8 г хорошо измельченной серы и продолжают нагре- нагревание до полного ее растворения; при этом образуется буровато- красный раствор Na2S2. После этого в трехгорлой колбе, снабженной мешалкой, капель- капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении 1), 179
растворяют 31,5 г о-нитрохлорбензола (синтез см.: ПОХ., 229) в 50 мл 95%-ного этилового спирта. К этому раствору при постоян- постоянном и интенсивном перемешивании и нагревании на кипящей во- водяной бане медленно приливают из капельной воронки раствор- Na2S2 (см. примечание). Когда весь дисульфид прибавлен, смесь нагревают в течение 2 ч на кипящей водяной бане, затем охла- охлаждают и отфильтровывают на воронке Бюхнера осадок бис(о-нит- рофенил)дисульфида и хлористого натрия. Для отделения хлори- хлористого натрия осадок перемешивают в стакане с 50 мл воды и через, некоторое время вновь отфильтровывают. Для удаления остатков о-нитрохлорбензола осадок промывают на фильтре 20 мл этилового спирта. Выход около 16 г E0% от теоретического); т. пл. 188— 190 °С; после перекристаллизации из спирта т. пл. 192—195 °С. Аналогично из 40,4 г 2,4-динитрохлорбензола (вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 268) получают около 23 г F0% от теоретического) бис B,4-динитрофенил)дисульфида с т. пл. 192— 194 °С. Примечание. Спиртовой раствор дисульфида натрия иногда разделяется на два слоя. При приливании верхнего слоя к раствору о-нитрохлорбензола наблю- наблюдается лишь легкое разогревание, добавление же нижнего слоя вызывает бур- бурную реакцию. 2,4-Динитроанилин * CI В трехгорлую колбу емкостью 50 мл, снабженную обратным холодильником и газоподводящей трубкой диаметром не менее 2 см, которая вставлена в широкое горло колбы так, чтобы нижний конец ее находился непосредственно над поверхностью реакционной смеси (третье горло колбы наглухо закрыто пробкой; рис. 18 а Приложении I; синтез ведут в вытяжном шкафу), помещают 5 г 2,4-динитрохлорбензола (синтез см. стр. 150; вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 268) и 1,8 г ацетата аммония и через га- зоподводящую трубку пропускают аммиак (аммиак ядовит; меры предосторожности и первая помощь при отравлении см. стр. 252), который предварительно проходит через промывную склянку с не- небольшим количеством концентрированного раствора КОН A2 г КОН на 10 мл воды), служащую также счетчиком пузырьков (пра- (правила работы с едкими щелочами см. стр. 270). Масляную баню нагревают до 170сС (правила работы с нагретыми до высокой тем- температуры банями см. стр, 262) и поддерживают эту температуру 180 в течение 2,5 ч, одновременно пропуская в колбу газообразный ЫНз со скоростью 3—4 пузырька в секунду. Затем вынимают колбу из бани, дают маслу стечь и протирают колбу бумагой. Образовавшуюся после охлаждения твердую массу осторожно разбивают в колбе стеклянной палочкой, добавляют 10 мл воды, нагревают до кипения и фильтруют в горячем состоянии. Остаток растворяют в 50 мл кипящего этилового спирта и в раствор при- приливают воду до начала помутнения (около 15 мл). Раствор вновь нагревают, пока он не станет прозрачным, и дают ему охладиться. Выпавшие после стояния в течение ночи кристаллы отфильтро- отфильтровывают и сушат. Выход около 3 г G0% от теоретического); т. пл. 175—177 °С. Для дальнейшей очистки вещество перекристаллизовывают из- спирта B0 мл на 1 г вещества); выход около 2,5 г; т. пл. 180 °С. м,м'-Динитродифениловый эфир fy-Br + HO-^A К2С°3:Си NO, NO, Смесь 6 г лг-нитрофенола (синтез см. стр. 202), 7,5 г л-бром- нитробензола (синтез см. стр. 159), 5 г безводного КгСО3 и 0,3 г медного катализатора (получение см. стр. 186) тщательно расти- растирают в ступке, после чего переносят в двухгорлую колбу емкостью 50 мл, снабженную термометром, шарик которого погружен в реак- реакционную смесь, и обратным воздушным холодильником. Колбу на- нагревают на масляной бане в течение 5 ч при 150 °С (температура реакционной смеси), а затем еще 30 мин при 180°С (правила ра- работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). Горячую реакционную массу выливают в ступку, по охлаждении измельчают и снова пересыпают в реакционную колбу (содержит остатки реакционной массы). Приливают 40 мл хлороформа, присо- присоединяют обратный холодильник с водяным охлаждением и кипятят в течение 15 мин. Затем смесь охлаждают, хлороформенный слой декантируют в коническую колбу, к осадку снова добавляют 40 мл хлороформа; описанными выше приемами извлечение хлорофор- хлороформом повторяют еще 4 раза. Объединенные хлороформенные вы- вытяжки несколько раз промывают 20%-ным раствором NaOH (пор- (порциями по 20—25 мл; органический слой — нижний!) для полного удаления непрореагировавшего ж-нитрофенола, затем—водой и высушивают над прокаленным СаСЬ. Растворитель отгоняют, а остаток перекристаллизовывают из спирта. Выход около 6,5 г F5% от теоретического); т. пл. 124—125°С, 181
п,п'-Динитродифениловый эфир OaN—« К2СО3; Си NO. Смесь 12 г n-нитрофенола (синтез см. стр. 153), 5 г я-нитроиод- бензола (синтез см. стр. 201), 4 г прокаленного К2СО3 и 0,2 г мед- медного катализатора (получение см. стр. 186) тщательно растирают в ступке, после чего переносят в двухгорлую круглодонную колбу емкостью 50 мл, снабженную обратным воздушным холодильником и термометром, шарик которого погружен в реакционную смесь. Колбу нагревают в течение 6 ч при 225 °С (температура реакцион- реакционной смеси) на силиконовой бане (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). По охлаждении к реак- реакционной массе добавляют 25 мл воды и образовавшуюся суспензию отфильтровывают на воронке Бюхнера. Твердый продукт промы- промывают на фильтре 15 мл 10%-ного раствора NaOH для удаления не- прореагировавшего я-нитрофенола, а затем водой, высушивают на воздухе и экстрагируют хлороформом в аппарате Сокслета (рис. 9 в Приложении I) в течение 12 ч. После отгонки растворителя по- получают 3 г F0% от теоретического) п.га'-динитродифенилового эфира; после перекристаллизации из спирта т. пл. 143—144 °С. 2,4-Динитроиодбензол С1 I лчо2 + Na[ —1 В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 30 г Nal, предварительно высушенного нагреванием в фарфоровой чашке, 8,1 г 2,4-динитрохлорбензола (вызывает ожоги кожи; пра- правила работы см. стр. 268) и 40 мл диметилформамида. Полученную красно-бурую смесь кипятят при энергичном перемешивании в те- течение 15 мин. Горячую реакционную смесь (см. примечание) выли- выливают при перемешивании примерно в 150 г измельченного льда, находящегося в стакане емкостью 500 мл. Затем в стакан прили- приливают 75—100 мл воды и смесь перемешивают, чтобы растворить неорганические соли. Нерастворимый красно-бурый осадок (иногда с комками) отфильтровывают на воронке Бюхнера. Влажный оса- осадок переносят в круглодонную колбу емкостью 500 мл, прибавляют 100 мл смеси, состоящей из 25 мл бензола и 75 мл петролейного 182 эфира (бензол и петролейный эфир легко воспламеняются, пары бензола ядовиты; правила работы см. стр. 259), и нагревают с об- обратным холодильником на электроплитке с закрытой спиралью до кипения. Полученный раствор декантируют (в колбе остается не- некоторое количество воды и краспо-бурый твердый осадок) во вто- вторую круглодонную колбу емкостью 500 мл, добавляют 2 г измель- измельченного активированного угля и нагревают с обратным холодиль- холодильником еще 5 мин. Раствор отфильтровывают в горячем состоянии с помощью складчатого фильтра (приготовление см. стр. 20) от угля в коническую колбу емкостью 250 мл. Колбу закрывают проб- пробкой и охлаждают ледяной водой. Выпавший 2,4-динитроиодбензол отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают на воздухе. Выход около 6,5 г F5% от теоретического); т. пл. 87—89 °С. Примечание. У некоторых людей 2,4-динитроиодбензол вызывает сильное раздражение кожи. Поэтому, начиная с этой стадии реакции, а также при по- последующем мытье посуды следует надевать резиновые перчатки; правила работы с ядовитыми веществами см. стр. 259. 2,4-Динитрофенилгидразин С1 NH—NH, CH3COONa HjN—NH2 > В трехгорлой колбе емкостью 250 мл, снабженной мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Прило- Приложении I), растворяют 10,1 г 2,4-динитрохлорбензола (синтез см. стр. 150; вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 268) в 50 мл этилового спирта. Затем в реакционную смесь прибавляют раствор, полученный смешением 30 мл этилового спирта, 25 мл виды, 5,7 г ацетата калия (или 4,7 г ацетата натрия) и 3 г 70—80%-ного гидразингидрата (см. примечание). Кипятят содер- содержимое колбы с обратным холодильником при постоянном переме- перемешивании в течение 1 ч. Основная масса 2,4-динитрофенилгидразина выпадает в течение первых 10 мин. По окончании кипячения смесь охлаждают в ледяной воде, осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера и промывают сначала 10 мл теплого F0 °С) этилового спирта (для удаления непрореагировавшего 2,4-динитрохлорбензо- 2,4-динитрохлорбензола), а затем 10 мл нагретой до 80—90 СС воды и сушат на воздухе. Выход 6 г F0% от теоретического); т. пл. 190—192°С '(с разл.). Препарат может быть перекристаллизован из н-бутилового спирта C0 мл на 1 г 2,4-динитрофенилгидразина). Примечание. Водный раствор гндразингидрата с более низкой концентрацией можно сконцентрировать, смешав его с двойным объемом ксилола и затем ото- отогнав при 70 "С азеотропную смесь ксилола и воды. После этого при 118—119 °С перегоняют 85%-ный гидразиигидрат. 183
К-2,4-Динитрофенилпиперидин O2N NH2 СГ NO2 В круглодонную колбу емкостью 125 мл помещают 1,5 г 2,4-ди- иитрохлорбензола (синтез см. стр. 150; правила работы см. стр. 268), 1,72 г пиперидина и 25 мл этилового спирта. Присоединяют к колбе обратный холодильник и нагревают 10 мин на водяной бане при 85 °С. Затем удаляют баню и дают реакционной смеси охладиться до комнатной температуры. Если продукт реакции выпадает в виде масла, стараются вызвать кристаллизацию потирапием о стенки колбы стеклянной палочкой при одновременном охлаждении льдом. В некоторых случаях оказывается полезным отделить масло декан- декантацией и добавить к нему небольшую порцию свежего спирта. Вы- Выпавшие оранжевые кристаллы отфильтровывают на воронке Бюх- Бюхнера, промывают на фильтре последовательно 20 мл воды и 5 мл охлажденного во льду этилового спирта и высушивают между ли- листами фильтровальной бумаги. Фильтрат нагревают до 70 °С на электроплитке с закрытой спи- спиралью в стакане емкостью 100 мл и медленно при перемешивании добавляют к нему 25 мл воды. Полученный раствор охлаждают «начала до комнатной температуры, а затем в течение 1 ч в бане со льдом. Выпавшие кристаллы отфильтровывают на воронке Бюх- Бюхнера, промывают на фильтре 5 мл воды и 1,5 мл охлажденного эти- этилового спирта и высушивают между листами фильтровальной бу- бумаги. Обе порции кристаллов (около 1,7 г) объединяют и перекри- сталлизовывают из 30 мл этилового спирта. Выход около 1,6 г (85% от теоретического); т. пл. 94—95°С (желтые иглы). 2,4-Динитрофенол С1 ОН + NaOH —NaCI NO2 NO2 В круглодонной колбе емкостью 100 мл, снабженной обратный холодильником, кипятят смесь 2,5г2,4-динитрохлорбензола (синтез •см. стр. 150; вызывает ожоги кожи; правила работы см. стр. 268), 1,3 г твердого NaOH (правила работы см. стр. 270) и 50 мл воды. Когда ра.створ станет прозрачным, кипячение прекращают (обычно через 1,5—2 ч). Раствор фильтруют еще горячим и подкисляют концентрированной соляной кислотой до кислой реакции по конго. По охлаждении выделившийся 2,4-динитрофенол отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают водой, высушивают на воздухе и перекристаллизовывают из 50%-ного водного этилового спирта. Выход около 2,0 г (85% от теоретического); т. пл. 111 —113°С. 184 2-Метоксидифениловый эфир -Вг + Н В круглодонную колбу емкостью 100 мл помещают 3 г твердого КОН (правила работы см. стр. 270) и 7,5 г гваякола (синтез см. стр. 64) и дают смеси реагировать, не охлаждая ее. Когда реак- реакция закончится, содержимое колбы перемешивают стеклянной па- палочкой, а затем в течение 3 ч нагревают на масляной бане при 150 °С (правила работы с нагретыми до высокой температуры ба- банями см. стр. 262), подсоединив к водоструйному насосу для уда- удаления воды. После этого в колбу прибавляют 0,2 г тщательно вы- высушенного медного катализатора (приготовление см. стр. 186), 8,1 г бромбензола и несколько капель гваякола. Смесь тщательно перемешивают стеклянной палочкой; затем колбу снабжают воз- воздушным холодильником и нагревают на масляной бане до 160—180 °С. В это время реакционная масса разжижается и окрас- окраска ее переходит в красную или пурпурную. Температуру посте- постепенно повышают до 200°С и поддерживают ее на этом уровне в течение 2 ч. Затем убирают баню, дают реакционной смеси охла- охладиться до комнатной температуры и экстрагируют ее последова- последовательно водой E раз по 15 мл) и эфиром C раза по 10 мл). Чтобы облегчить экстрагирование, твердое вещество измельчают стеклян- стеклянной палочкой. Соединенные эфирные и водные растворы переносят в круглодонную колбу на 500 мл, отгоняют эфир на водяной бане (эфир легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260) и оста- остаток подвергают перегонке с перегретым водяным паром (рис. 4 в Приложении 1); температура пароперегревателя 180—200 °С (перегонная колба находится в масляной бане). Собирают 1400 мл дистиллята, содержащего 2-метоксидифениловый эфир, осадок от- отфильтровывают на воронке Бюхнера и сушат на воздухе. Выход около 5 г E0% от теоретического); т. пл. 75—77°С, 9-п-Нитрофенилкарбазол В трехгорлую колбу емкостью 100 мл, снабженную механиче- механической мешалкой и обратным воздушным холодильником (рис. 3 18$
в Приложении I; третье горло колбы закрыто пробкой), помещают 15 г карбазола, 60 мл свежеперегнанного нитробензола и 5 г по- порошкообразного КОН. При энергичном перемешивании смеси колбу нагревают на водяной бане в течение 30 мин до 80°С, выдер- выдерживают ее 1^ ч при этой температуре, а затем еще 30 мин на кипя- кипящей водяной бане. После этого содержимое колбы в горячем со- состоянии переливают в стакан, охлаждаемый снаружи ледяной во- водой. Выпавший по охлаждении желтый осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, несколько раз тщательно промывают попере- попеременно небольшими количествами E—10 мл) воды и спирта (до исчезновения запаха нитробензола) и высушивают на воздухе. Вы- Выход около 9 г D0% от теоретического). После перекристаллизации из минимального количества ледя- ледяной уксусной кислоты выход 7 г; т. пл. 208—209 °С. о-Нитродифениловый эфир Чга. к2соз:си /Г-\_о 4to В ступке тщательно растирают 22 г поташа, 16 г фенола, 25 г о-нитрохлорбензола (синтез см.: ПОХ., 229) и 0,2 г свежепригото- свежеприготовленного порошка меди, служащего катализатором (см. примеча- примечание). Полученную массу переносят в трехгорлую колбу, снабжен- снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром (рис. 3 в Приложении I), и нагревают в течение 5 ч при 140—150°С на масляной бане (правила работы с нагретыми до высокой темпера- температуры банями см. стр. 262). Реакционную массу выливают при пере- перемешивании в 150 мл ледяной воды, содержащей 5 г NaOH (пра- (правила работы см. стр. 270). Образовавшийся о-нитродифениловый эфир экстрагируют бензолом B раза по 50 мл), бензольные вы- вытяжки промывают водой, 2 н. НС1, снова водой н высушивают над прокаленным СаС12 (бензол легко воспламеняется, пары ядовиты; правила работы см. стр. 260). Отгоняют растворитель и остаток дважды перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 17,5 г E2% от теоретического); т. кип. 176—179°С при 17 мм рт. ст. Примечание. Катализатор приготовляют следующим образом: 10 г CuSCM •5НгО растворяют в 35 мл горячей воды, к которой добавлено 2—3 капли кон- концентрированной H2SO4. После охлаждения раствора до комнатной температуры к нему при перемешивании постепенно добавляют около 4 г цинковой пыли до полного обесцвечивания раствора. Выпавшую медь промывают декантацией во- водой. Затем к осадку добавляют по каплям 5%-иую H2SO4 для удаления из- избытка цинка и перемешивают до тех пор, пока не прекратится выделение водо- водорода. Порошкообразную медь красного цвета отфильтровывают, промывают во- водой и сохраняют под водой в хорошо закупоренной колбе. Перед употреблением ее высушивают последовательным промыванием спиртом и эфиром. 186 п-Нитродифениловый эфир O2N- -С1 + НО КОН; Си O,N // \ В трехгорлую колбу емкостью 250—500 мл, снабженную меха- механической мешалкой и термометром (рис. 3 в Приложении I; третье горло открыто), помещают 16 г свежеперегнанного фенола и 8 г твердого КОН и осторожно нагревают на масляной бане при 120—130 °С (термометр в реакционной смеси) до полного раство- растворения щелочи (правила работы с едкими щелочами и нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262, 270). Образовав- Образовавшийся фенолят калия охлаждают до 100—110°С, добавляют к нему 0,2 г медного катализатора (приготовление см. стр. 186) и 7,9 г л-нитрохлорбензола (синтез см.: ПОХ., 229), после чего свободное горло колбы снабжают обратным воздушным холодильником и при механическом перемешивании нагревают содержимое колбы горел- горелкой до 125—130 °С. При этой температуре начинается энергичная реакция, вся масса вскипает. Горелку удаляют, кипение заканчи- заканчивается примерно через 5—7 мин, после чего добавляют еще 7,9 г n-нитрохлорбензола. Смесь вновь нагревают до тех пор, пока не начнется энергичная реакция, кеторая продолжается также около 5 мин без нагревания извне. Когда кипение, вызванное экзотерми- экзотермической реакцией, прекратится, вновь подставляют горелку и под- поддерживают температуру в интервале 125—130 °С в течение еще 40 мин. Темноокрашенный плав выливают в 150 мл охлажденного до 0°С 3,5%-«ого раствора NaOH и хорошо перемешивают, чтобы удалить избыток фенола. Сырой га-нитродифениловый эфир выде- выделяется в виде темно-бурой кристаллической массы, которой дают осесть, затем отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают 200 мл воды и тщательно отжимают. Кристаллы сушат на воздухе и перегоняют в вакууме из колбы с саблей (см. рис. 30). Фракцию с т. кип. ниже 188 °С при 8 мм рт. ст., содержащую смесь исходного л-нитрохлорбензола и га-нитродифенилового эфира, отбрасывают. Собирают фракцию с т. кип. 188—193 °С при 8 мм рт. ст. При вто- вторичной перегонке она почти нацело переходит при 188—190°С при 8 мм рт. ст. При охлаждении д-нитродифениловый эфир закристал- лизовывается. Выход около 17 г (80% от теоретического); т. пл. 56—58 °С. Список рекомендуемых синтезов 2-Аминопиридин: Ю., I/II, 209; Р., 43; Орг., 328. 2,4-Динитроанизол: Р., 64. 2,4-Динитроанилин: Р., 62; СОП., II, 223. 2,4-Динитроиодбензол: СОП., XII, 47. 2,4-Динитрофенилгидразин: Орг., 328; СОП., II, 229. 2,4-Динитрофенилдисульфид: СОП., I, 200. 1S7
2,4-Динитрофенол: Р., 92; Ю., I/II, 195; ПОХ., 559. Дифениловый эфир: Ю., I/II, 193; ПОХ., 352. Диэтиламин: Ю., I/II, 206. 2-Метоксидифениловый эфир: СОП., IV, 334. 2-Нитро-б-метоксибензонитрил: СОП., III, 201. N-Фенилантраниловая кислота: СОП., II, 18. 9-Цианофенантрен: СОП., IV, 555. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ Азоксибензол NO2 + CH3ONa + HCOONa В круглодонную колбу (рис. 2 в Приложении I) емкостью 500 мл помещают 100 мл метилового спирта. Через вертикальный отвод двурогого форштосса постепенно небольшими кусочками в колбу вносят 10 г металлического натрия (правила работы см. стр. 278) с такой скоростью, чтобы спирт спокойно кипел. После того как весь натрий прореагирует, в колбу приливают 15 г свеже- перегнанного нитробензола и в течение 3 ч смесь кипятят на водя- иой бане, время от времени встряхивая колбу. Далее остаток спир- спирта и непрореагировавшего нитробензола отгоняют с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Оставшийся в колбе продукт вос- восстановления переносят в охлаждаемый льдом стакан. Выпавшие кристаллы азоксибензола отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре водой и сушат на воздухе. Полученный препарат необходимо перекристаллизовать из метилового спирта (-см. стр. 17). Выход 10—11 г (90% от теоретического); т. пл. 36°С. м-Аминоацетофенон NO2 NH, СН3СООН; Н2о сосн. сосн, В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром (рис. 3 в Приложении I), помещают 8,2 г л-нитроацетофенона (синтез см.: СОП., II, 361), 50 мл воды, 1,0 г железных опилок (лучше брать восстановленное железо) и 3,5 мл ледяной уксусной кислоты. Реакционную смесь нагревают до 75 °С и выдерживают при этой температуре и по- постоянном перемешивании в течение 1 ч, а затем еще 1 ч при сла- 188 бом кипении. Реакционную массу в горячем состоянии фильтруют на воронке Бюхнера и промывают остаток на фильтре 5 мл горя- горячей воды. При охлаждении фильтрата в бане со льдом выпадает кристаллический ж-аминоацетофенон. Его отфильтровывают на во- воронке Бюхнера, тщательно отжимают и высушивают на воздухе. Выход около 2,5 г D0% от теоретического); т. пл. 98—99°С. Препарат может быть перекристаллизован из смеси воды со спиртом B:1) или из эфира. 6-Аминобензодиоксан-1,4 о H2N—NH2|N1) ¦NH. О В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабжен- снабженную обратным холодильником и мешалкой (рис. 3 в Приложе- Приложении. I; третье горло закрыто глухой пробкой), вносят 16,3 г 6-нитро- бензодиоксана (синтез см. стр. 151), 100 мл этилового спирта и 12,5 мл 85%-ного гидразингидрата (приготовление см. стр. 183). Нагревают смесь до кипения на электроплитке с закрытой спи- спиралью и при постоянном перемешивании постепенно прибавляют через третье горло 16 г скелетного никелевого катализатора (при- (приготовление см. стр. 195). Для контроля за ходом восстановления каждый раз перед вне- внесением новой порции катализатора из реакционной колбы отбирают пробы и ставят хроматограммы на тонком слое окиси алюминия (система — хлороформ). б-Нитробензодиоксан-1,4 остается на стар- старте, в то время как образовавшийся амин перемещается (/?/ 0,6). Обычно после добавления 14 г катализатора хроматограмма пока- показывает отсутствие исходного нитросоединения в реакционной смеси. После этого продолжают кипячение еще 1 ч, охлаждают до комнатной температуры и отфильтровывают катализатор. Спирт отгоняют в вакууме водоструйного насоса и остаток перегоняют в токе азота (рис. 5 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 158—159 °С при 9 мм рт. ст. Выход около 5,5 г C6% от теоретиче- теоретического); густое бесцветное масло, довольно быстро темнеющее на воздухе; яд 1,6000. СООН п-Аминобензойная кислота * Fe(OHJ СООН >- Н2№ В трехгорлой колбе емкостью 750—1000 мл, снабженной мешал- мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в При- Приложении I), нагревают до 80—85 °С раствор 278 г FeSO4-7H2O 189
в равном по массе количестве воды и добавляют при энергичном перемешивании раствор 16,7 г га-нитробензойной кислоты (получе- (получение см.: СОП., I, 296) в небольшом объеме 2 н. водного раствора NH3 (около 20 мл). Вслед за этим вносят в реакционную смесь 200 мл концентрированного раствора NH3 (ядовит; меры предосто- предосторожности см. стр. 252), кипятят ее 5 мин и осадок отфильтровы- отфильтровывают на воронке Бюхнера через бумажный фильтр, покрытый слоем чистого мелкого песка. Подкисляют фильтрат уксусной кис- кислотой до кислой реакции на лакмус, отфильтровывают на воронке Бюхнера выпавшую га-аминобензойную кислоту и высушивают ее на воздухе. Выход около 6,8 г E0% от теоретического); т. пл. 186—188 °С. Полученную га-аминобензойную кислоту можно очистить кипяче- кипячением с активированным углем водного раствора ее соли. После удаления угля фильтрованием га-аминобензойяую кислоту оса- осаждают добавлением фильтрата к 2 н. раствору уксусной кислоты, отфильтровывают и высушивают на воздухе. Аналогичным образом из лг-нитробензойиой кислоты получают л-аминобензойную кислоту (выход 40%; т. пл. 172—174 °С). п-Аминодифениловый эфир NO, H2N—NH2 (Ni) ¦NH. В двухгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную обратным холодильником (второе горло наглухо закрыто пробкой), поме- помещают 8 г га-нитродифенилового эфира (синтез см. стр. 187), 100 мл этилового спирта и 20 мл 25%-ного гидразингидрата и нагревают на водяной бане до 35—40 °С (поблизости не должно быть зажжен- зажженных горелок!). При указанной температуре в реакционную смесь вносят через второе горло (быстро открывая и закрывая пробку) на кончике шпателя никелевый катализатор (приготовление см. стр. 195). Начало реакции замечают по выделению азота. Каждую порцию катализатора вводят только после того, как выделение газа уменьшится. Если при прибавлении новой порции катализатора (обычно четвертой; всего вводят около 2 г) выделение газа не на- наблюдается, реакционную смесь кипятят в течение 1 ч и затем про- проверяют полноту восстановления га-нитродифенилового эфира с по- помощью хроматографии в незакрепленном тонком слое окиси алю- алюминия (см. примечание). В том случае, если данные хроматографии покажут наличие не- прореагировавшего га-нитродифенилового эфира, смесь дополни- дополнительно кипятят в течение 25—30 мин, затем отфильтровывают ка- катализатор, добавляют 1—2 г активированного угля и кипятят с об- обратным холодильником в течение 20 мин. Отфильтровывают уголь и отгоняют спирт в вакууме водоструйного насоса, нагревая колбу на водяной бане. Остаток очищают перекристаллизацией из этило- 190 вого спирта. Выход около 3,5 г E2% от теоретического); т. пл. 83—85 °С. Примечание. Используется окись алюминия второй степени активности; си- система: бензол — этиловый спирт в соотношении 25:1; Rf п-нитродифеиилового эфира 0,93, п аминодифенилового эфира 0,53; проявление производится иодом. Методика работы см. стр. 31. З-Амино-4-метоксиацетофенон NO2 СНзО SnCI2; HCI СНз& СОСН, СОСН, В конической колбе емкостью 500 мл растворяют 90 г SnCl2-2H2O в 90 мл концентрированной НС1. Раствор охлаждают до 0°С в бане со льдом и солью и небольшими порциями доба- добавляют к нему 20 г З-нитро-4-метоксиацетофенона (синтез см. стр. 152), следя за тем, чтобы температура реакционной массы не поднималась выше 85°С (синтез ведут в вытяжном шкафу). Для этого баню со льдом то убирают, то вновь подставляют под колбу. Нитрокетон постепенно растворяется, и при перемешивании выпадают светло-желтые кристаллы двойной соли амина и хлори- хлористого олова, которые отфильтровывают после окончания реакции и охлаждения реакционной массы до 0°С. К полученной соли до- добавляют избыток 40%-ного раствора NaOH и получают 3-амино-. 4-метоксиацетофенон в виде свободного основания. Его отфильтро- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают холодной водой и пере- кристаллизовывают из 30—35 мл спирта. Нерастворимый в спирте неорганический осадок промывают на фильтре небольшим количе- количеством горячего спирта и отбрасывают. Препарат представляет со- собой слабоокрашениые пластинки. Выход около 12,5 г G5% от тео- теоретического); т. пл. 100—101 °С. 4-Аминофталимид O2N .со со NH SnC!2: НС] H2N )ж В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную механиче- механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, шарик которого находится в реакционной смеси (рис. 3 в Приложении I), помещают 42 г SnCl2-2H2O, 225 мл НС1 и 75 мл воды (синтез ведут в вытяжном шкафу). В энергично перемешиваемую смесь через горло, снабженное термометром, небольшими порциями вносят 10 г 4-нитрофталимида (синтез см.: СОП., II, 389), следя за тем, чтобы температура не поднималась выше 50 °С. При этом 4-нитро- 191
фталимид растворяется, а гидрохлорид 4-аминофталимида начи- начинает немедленно выпадать в осадок. Имеющий пастообразную кон- консистенцию осадок отфильтровывают на воронке Бюхнерч от пред- предварительно охлажденного до 0сС раствора и промывают i,a филь- фильтре горячей водой до нейтральной реакции промывных вод но лакмусу. При этом гидрохлорид 4-аминофталимида полностью гидролизуется и получается свободное основание в виде золоти- золотистых игл. Выход около 7,5 г (85% от теоретического); т. пл. 294°С (в блоке). Основание можно перекристаллизовать из ледяной ук- уксусной кислоты. м-Броманилин NO2 HjN—NH2(NI) В круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабженную двурогим форштоссом с обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 2 в Приложении I), помещают раствор 15 г 70%-ного гидр- азингидрата (приготовление см. стр. 183) в 70 мл спирта и около 1 г скелетного никелевого катализатора (приготовление см. стр. 195) и нагревают смесь до кипения. Затем из капельной во- воронки добавляют по каплям раствор 20,2 г л-бромнитробензола 1 (синтез см. стр. 159) в 50 мл спирта, следя за тем, чтобы выделе- выделение газа не было слишком бурным. По окончании реакции (при- (приблизительно через 15 мин) реакционную смесь кипятят еще 10 мин (в это время характерная желтая окраска нитросоединения исче- исчезает), прекращают обогрев и после охлаждения реакционной колбы до комнатной температуры отфильтровывают никелевый катализа- катализатор. Растворитель отгоняют, а остаток перегоняют с водяным па- паром (рис. 4 в Приложении I). Дистиллят насыщают NaCl н экстра- экстрагируют 50 мл эфира (эфир очень легко воспламеняется, правила работы см. стр. 260). Эфирную вытяжку высушивают над прока- прокаленным MgSO4, отгоняют эфир, а остаток перегоняют в вакууме. Выход около 15,5 г (82% от теоретического); т. кип. 124 °С при 12 мм рт. ст.; и» 1,6280; т. пл. 14—15 °С. Аналогичным образом из соответствующих галогеннитробензо- лов и гидразингидрата могут быть получены фтор-, хлор- и бром- анилины. Гидразобензол Zn; NaOH 2C6H6NOj э- CeH6—NH—NH—С„П5 В круглодонную колбу емкостью 500 мл (рис. 12 в Приложе- Приложении I; каучуковые пробки) помещают 50 мл этилового спирта и 192 21 г нитробензола, добавляют раствор 25 г NaOH (правила работы с едкими щелочами см. стр. 270) в 80 мл воды и затем небольшими порциями при энергичном встряхивании колбы 75—100 г цинковой пыли. Когда внесение цинка перестанет вызывать самопроизволь- самопроизвольное разогревание смеси, колбу попеременно то нагревают на водя- водяной бане, то энергично встряхивают. Иногда процесс восстановле- восстановления продолжается несколько часов. Он считается законченным, когда реакционная смесь окрасится в светло-желтый цвет. Дальнейшую работу проводят в вытяжном шкафу. По оконча- окончании восстановления к нагретой на водяной бане смеси добавляют 250—300 мл этилового спирта, предварительно насыщенного сер- сернистым газом (получают из Na2SO3; рис. 6 в Приложении I). Еще горячий раствор быстро отфильтровывают от цинковой пыли через двойной бумажный фильтр на воронке Бюхнера (склянка^погру* жена в баню со льдом). Выпавший белый порошкообразный гидр* азобензол отфильтровывают на воронке со стеклянным пористым фильтром, хорошо отжимают от маточного раствора и промывают на фильтре небольшим количеством охлажденного и насыщенного сернистым газом этилового спирта. Выход 10—12 г G0% от теоре- теоретического) ; т. пл. 132 °С. З,3'-Дибромбензидин Zn; /j—\ NaOH; H2O 2/У \ NO2 >- NH—NH- 1. на 2. NaOH Br Вг В/ \г 1,2-БисB-бромфенил)гидразин. В трехгорлую колбу, снабжен- снабженную мешалкой, термометром и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло закрыто пробкой), помещают 20 v о-нитробромбензола (может быть получен из о-нитроанилина по той же методике, что и пара-изомер; см.: ПОХ., 477) и 5 мл 5%-ного раствора NaOH. Нагревают смесь до 60 °С и при весьма интенсивном перемешивании добавляют через третье горло очень маленькими порциями 15 г цинковой пыли, следя за тем, чтобы температура реакционной смесн поддерживалась в интервале 70—80 °С. По окончании реакции приливают 50 мл воды и 30 мл 20%-ного раствора NaOH, Затем быстро добавляют 20 г цинковой пыли и энергично перемешивают при 70—80 °С до тех пор, пока содержимое колбы не станет бесцветным. Охлажденную реакцион- реакционную смесь медленно при энергичном перемешивании выливают в 200 мл охлажденной до 0°С 25%-ной H2SO4 (баня со льдом). Смесь фильтруют. Твердый остаток экстрагируют эфиром C раза 193
по 30 мл). Соединенные эфирные вытяжки высушивают над прока- прокаленным Na2SO4 (или MgSO4), отгоняют эфир, а остаток перекри- сталлизовывают из петролейного эфира (т. кип. 40—60 °С), к ко- которому добавлено небольшое количество бензола (эфир, петролей- ный эфир и бензол легко воспламеняются, пары бензола ядовиты; правила работы см. стр. 260). Выход 10,8 г E7% от теоретиче- теоретического); т. пл. 187—198 °С. З,3'-Дибромбензидин. В круглодонную колбу емкостью 200 мл помещают 25 мл охлажденной до 0 °С концентрированной соляной кислоты и затем очень маленькими порциями вносят раствор 4 г 1,2-бисB-бромфенил)гидразина в 50 мл эфира. После добавления каждой порции раствора колбу плотно закрывают заранее подо- подобранной пробкой, обертывают полотенцем и весьма энергично встряхивают. Периодическое встряхивание продолжают в течение 1 ч после добавления всего раствора. Затем реакционную смесь охлаждают, отфильтровывают выпавшую в осадок солянокислую соль и промывают ее несколько раз на фильтре эфиром. Получен- Полученное белое кристаллическое вещество суспендируют в 10%-ном рас- растворе NaOH и нагревают на кипящей водяной бане. Реакционную смесь после охлаждения экстрагируют эфиром C раза по 50 мл), высушивают эфирные вытяжки над MgSO4, отгоняют эфир и оста- остаток перекристаллизовывают из этанола. Выход около 3 г G5% от теоретического); т. пл. 127—129 °С. 2-Нитро-2'-аминодифенилсульфид NO, В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло закрывают глухой пробкой), помещают предварительно профиль- профильтрованный раствор 41,5 г Na2S-9H2O в 100 мл воды, нагревают до кипения и через третье горло быстро прибавляют 11,9 г о-нитро- хлорбензола (синтез ведут в вытяжном шкафу). Реакционную смесь кипятят при перемешивании 4 ч, отфильтровывают от не- небольшого осадка, прибавляют 10,2 г о-нитрохлорбензола и снова кипятят в течение 8 ч. По окончании реакции непрореагировавший о-нитрохлорбензол отгоняют с водяным паром (рис. 4 в Приложе- Приложении I). Горячий остаток переносят из перегонной колбы в стакан и быстро охлаждают до 0 °С при энергичном перемешивании стек- стеклянной палочкой. Закристаллизовавшийся 2-нитро-2'-аминодифе- нилсульфид отфильтровывают на воронке Бюхиера. Выход неочи- неочищенного вещества около 9 г F0% от теоретического); т. пл. 74—76 °С. После перекристаллизации из октана т. пл. 84—85 °С. 194 о-Толуидин* NO, H2N-NH2 (NI) СНа В круглодонную колбу с двурогим форштоссом (рис. 2 в При- Приложении I) помещают смесь 11,8 мл A3,7 г) о-нитротолуола, 120 мл метилового или этилового спирта и 12,5 мл 85%-ного рас- раствора гидразингидрата (приготовление см. стр. 183), нагревают д0 30—40 °С и постепенно вносят спиртовую суспензию скелетного никелевого катализатора (см. примечание). Начало реакции обна- обнаруживается по выделению пузырьков азота. Прибавление каждой новой порции катализатора производят после того, как замедли- замедлилось выделение азота, вызванное внесением предыдущей порции. Если добавление катализатора уже не вызывает выделения азота (общий расход катализатора 0,5—0,7 г), реакционную смесь нагре- нагревают 1 ч с обратным холодильником, затем отфильтровывают взве- взвешенный никель, обесцвечивают раствор кипячением с активирован- активированным углем и отгоняют растворитель на водяной бане. Остаток вы- выливают в 250 мл воды, экстрагируют эфиром D раза по 75 мл), высушивают эфирные вытяжки над поташом или щелочью и пере- перегоняют в вакууме водоструйного насоса (рис. 5 в Приложении I). Выход 7 г G0% от теоретического); т. кип. 121 °С при 80 мм рт. ст.; л» 1,5730. Аналогично из n-нитротолуола получают n-толуидин (выход 75% от теоретического; т. кип. 84 °С при 13 мм рт. ст.; т. пл. 45 °С). Примечание. Скелетный никелевый катализатор (никель Реиея) готовят не- непосредственно перед синтезом. В колбе или стакане емкостью 50 мл суспендируют в 10 мл воды 1 г тоико- измельчениого сплава никеля с алюминием, содержащего 30—50% никеля. В суспензию постепенно без внешнего охлаждения вносят твердый КОН с такой скоростью, чтобы не возникало чрезмерного вспенивания. Реакция протекает очень бурно, начинаясь после короткого индукционного периода. Внесение твер- твердого КОН продолжают до тех пор, пока его добавление не перестанет вызывать видимую реакцию (около 2 г). По окончании реакции реакционной массе дают постоять 10—15 мни, затем выдерживают 30 мин на водяной бане, нагретой до 70 °С, декантируют воду, 2—3 раза промывают темный порошкообразный никель декантацией дистиллированной водой, затем 2—3 раза абсолютным метиловым или этиловым спиртом. Катализатор можно хранить под слоем воды или спирта, но активность его постепенно падает. о-Фенилендиамин NO, 2 H2N—NHj (Ni) NH, NH. NH, В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабжен- снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой 19S
(рис. 3 в Приложении I), помещают 20 г о-нитроанилина и 200 мл метилового спирта (вместо него могут быть использованы этило- этиловый, пропиловый или бутиловый спирты). Колбу нагревают на во- водяной бане до полного растворения о-нитроанилина, охлаждают, вносят 1—2 г скелетного никеля (приготовление см. стр. 195) и из капельной воронки медленно прибавляют 15 мл 85%-ного гидр- азингидрата (приготовление см. стр. 183). После прибавления всего количества гидразингидрата смесь нагревают на водяной бане. Че- Через 15—20 мин желто-зеленая пена обесцвечивается, что свидетель- свидетельствует об окончании восстановления. Раствор декантируют с ката- катализатора, кипятят с активированным углем и отгоняют избыток спирта A30—140 мл). Раствор фильтруют и охлаждают льдом. Светло-желтые чешуйчатые кристаллы отфильтровывают на ворон- воронке Бюхнера и сушат в эксикаторе над прокаленным MgSCt. Выход около 14 г (90% от теоретического). Перекристаллизовывают из воды, к которой добавлено небольшое количество Na2SO3. Т. пл. 102—103°С. Из маточного раствора можно выделить о-фенилендиамин в виде гидрохлорида (светлые игольчатые кристаллы), для чего к нему прибавляют концентрированную соляную кислоту до кислой реакции по конго и упаривают. Выход при этом повышается до 94—97% от теоретического. о-Хлоранилин NO, ¦С1 Fe; H2O NH, С1 Активация железа. В открытый находящийся под тягой хими- химический стакан емкостью 100 мл помещают 56 г грубого порошка железа (диаметр зерен 0,6—0,8 мм), охлаждают его в бане со льдом и при энергичном перемешивании очень медленно добавляют из капельной воронки 10 мл концентрированной соляной кислоты (рис. 16 в Приложении I). Перемешивание должно быть таким, чтобы предотвратить образование комков. Полученный порошок железа отфильтровывают, промывают водой и тщательно высуши- высушивают. При использовании восстановленного железа активацию не про- проводят. Восстановление. В трсхгорлую круглодонную колбу с мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло закрыто глухой пробкой) помещают растлор 5 г о-нитрохлорбен- зола^синтез см.: ПОХ., 229) в 220 мл бензола и нагревают на во- водяной бане до 75 °С (бензол легко воспламеняется; пары ядовиты; правила работы см. стр. 260). Затем при очень энергичном пере- перемешивании через третье горло вносят активированное железо, при- приготовленное по описанной выше методике. Продолжая весьма ий-* 196 тенсивно перемешивать реакционную смесь, через 30 мии прили- приливают 1 мл воды; после этого при перемешивании и нагревании добавляют в течение 6 ч еще 20 мл воды, кипятят реакционную смесь в течение 1 ч (эту операцию можно проводить на следующий день) и фильтруют в горячем состоянии. Отфильтрованное железо трижды экстрагируют 50 мл горячего бензола кипячением в колбе с обратным холодильником и соединяют вытяжки с первым филь- фильтратом. Отгоняют бензол, остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 3,5 г G0% от теоретического); т кип. 90 °С при 10 мм рт. ст., п% 1,5895. п-Хлорнитрозобензол С1- NO, Zn; С2Н5ОН; Н2О С1 NO В трехгорлой колбе емкостью 250 мл, снабженной мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло за- закрыто глухой пробкой), растворяют 5 г га-нитрохлорбензола (син- (синтез см.: ПОХ., 229) в 30 мл этилового спирта и прибавляют 0,5 г NH4C1 в 5 мл воды. Реакционную смесь нагревают до кипения и осторожно через третье горло прибавляют небольшими порциями при энергичном перемешивании 5—6 г цинковой пыли. Содержимое колбы кипятят 5—10 мин, отфильтровывают в горячем состоянии на воронке Бюхнера и к охлажденному до 0°С фильтрату доба- добавляют раствор 8—9 г FeCl3 в 250 мл ледяной воды, подкисленной 2—3 мл концентрированной H2SO4. Выпавшее в осадок нитрозо- соединение отфильтровывают на воронке Бюхиера, промывают водой до нейтральной реакции (по универсальной индикаторной бумажке), хорошо отжимают иа фильтре, сушат на воздухе и пе- перекристаллизовывают из ледяной уксусной кислоты. Выход 2,9 г G5% от теоретического); т. пл. 88—89 °С. Список рекомендуемых синтезов Азобензол: СОП„ III, 7. Азоксибензол: Ю., I/II, 169; Р., 36. 2-Амино-4-нитрофенол: СОП., III, 54. га-Аминофенилуксусная кислота: СОП., I, 36. о-Аминофенол: Ю., I/II, 167. 2-Аминофлуорен: СОП., XII, 5. Анилин: П., 123; Г., 205, 206; Л., 77; Р., 34; ПОХ., 519. Ы-Ацетил-1,4-фенилендиамии: Р., 42. Гидразобензол: Г., 223; Л., 82; Р., 36; ПОХ., 528. 1,2-Диамино-4-нитробензол: СОП., III, 162. 1,5-Диамииоантрахинон: Р., 49. а-Нафтиламин: П., 125; Р., 44; ПОХ., 525, 197
ле-Нитроанилин: Ю., I/II, 168; П., 125; Г., 212; Р., 41; ПОХ., 53L Нитрозобензол: СОП., III, 354. Пикрамииовая кислота: Р., 43. n-Толуидин: Р., 40. Э-Фенилгидроксиламин: Г., 214; Л., 80; Р., 35; ПОХ., 526; СОП., I, 432. .и-Феиилендиамин: Р., 40. о-Фенилендиамин: СОП., II, 509. n-Хлоранилин: Р., 39. Общая методика восстановления ароматических нитросоедине- ний гидразином: Орг., 512; оловом и соляной кислотой! Орг., 513. РЕАКЦИИ АРОМАТИЧЕСКИХ ДИАЗОСОЕДИНЕНИИ РЕАКЦИИ С ВЫДЕЛЕНИЕМ АЗОТА п-Бромтолуол * N+ HSO7 H2SO4: NaNO2 >- В стакан, охлаждаемый снаружи льдом, помещают 21,5 г п-то- луидина, 40 г B1 мл) концентрированной H2SO4 и 200 мл воды, охлаждают до 0°С и по каплям при перемешивании прибавляют раствор 15 г NaNO2 в 30—40 мл воды, следя за тем, чтобы не было интенсивного выделения окислов азота (окислы азота ядовиты? правила работы см. стр, 252; синтез ведут в вытяжном шкафу). По» окончании диазотирования проверяют наличие свободного нитрит- иона по иодкрахмальной бумажке. Раствор оставляют стоять на холоду в течение 1 ч при периодическом перемешивании. Проба с иодкрахмальной бумажкой все время должна оставаться положи- положительной. Далее собирают прибор, используя колбу емкостью не менее 1 л (рис. 10 в Приложении I). Сначала в колбу, еще не вмонтиро- вмонтированную в прибор, помещают 13 г кристаллического CuSO4, 4 г по- порошкообразной меди (получение см. стр. 186), 31 г NaBr^2H2O, 6 г C,3 мл) концентрированной H2SO4 и 200 мл воды и нагревают на сетке до кипения. Для ускорения восстановления в смесь добав- добавляют раствор 5—10 г Na2SO3 в минимальном количестве воды, после чего она приобретает светлый желто-зеленый цвет. Затем колбу соединяют с прибором и через капельную воронку при одно- одновременном пропускании водяного пара начинают маленькими пор- порциями вводить диазораствор. Предварительно из диазораствора 198 надо удалить избыток нитрита введением в него сухой мочевины до прекращения выделения газов; во время перегонки основная часть диазораствора должна находиться в охлаждаемом льдом стакане. Смесь n-бромтолуола и побочно образующегося д-крезола отгоняется с водяным паром в виде окрашенного масла, которое иногда застывает. При длительном стоянии происходит полное рас- расслаивание органического вещества (нижний слой) и воды. Полу- Полученное масло трижды промывают 20 мл 20%-ного раствора ще- щелочи, переносят в небольшую делительную воронку и обрабаты- обрабатывают несколько раз небольшими порциями концентрированной H2SO4 до тех пор, пока последняя не перестанет окрашиваться. Полученный n-бромтолуол отделяют от серной кислоты и перего- перегоняют из колбы Вюрца с воздушным холодильником. Выход около 25 г G0% от теоретического); т. кип. 183—185 °С при 755 мм рт. ст.; т. пл. 25—26 °С. о-Иодбензойная кислота 2 HCI; NaNOg f*5*4^ 2 KI соон ^/^соон ~Ы2 ^*-^соон В стакан емкостью 100 мл вносят 4,8 г антраниловой кислоты и 14 мл концентрированной НС1. Затем добавляют 6 г толченого льда и 6 мл воды, помещают смесь в баню со льдом и солью и при перемешивании термометром, на шарик которого надета каучуко- каучуковая муфта, охлаждают до 0°С (синтез ведут в вытяжном шкафу). После этого осторожно по каплям приливают раствор 2,5 г NaNOa в 4,5 мл воды, следя за тем, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 5°С и не выделялись окислы азота (ядо- (ядовиты; меры предосторожности см. стр. 252). К полученному рас- раствору соли диазония добавляют 0,2 г талька [Mg3(OHJSi4Oi0], фильтруют на воронке Бюхнера (приемник охлаждают ледяной водой) и медленно при перемешивании приливают раствор 7,2 г KI в 9 мл воды. Затем нагревают реакционную смесь в течение 2 ч на кипящей водяной бане и оставляют на ночь. На следующий день отфильтровывают на воронке Бюхнера осадок, промывают его на фильтре 20 мл воды, 50%-ным раствором (около 5 мл) NaHSO3 (см. примечание), снова водой и высушивают на воздухе. Выход около 6 г G0% от теоретического); т. пл. 160СС. Примечание. Раствор бисульфита натрия готовят пропусканием сернистого газа (получается нагреванием медных стружек с концентрированной H2SOi в колбе Вюрца) в 20%-ный раствор NaOH до кислой реакции по лакмусу (Рис. 6 в Приложении I) и последующим упариванием полученного раствора в вакууме водоструйного насоса (работа ведется под тягой) до половины пер- первоначального объема. ст ??.1?нистый Га3 ядовит; правила работы с подобными веществами см. 199
Иодбензол C6H5NH2 NaNO2; HCI cf *H5 К сг KI с, ,h5i В стакан, охлаждаемый снаружи льдом (рис. 16 в Приложе- Приложении I), вносят 25 мл концентрированной НО, 50 мл воды и 9,3 г анилина, охлаждают до 5—10 °С и по каплям при перемешивании приливают раствор 8 г NaNO2 в 40 мл воды, следя за тем, чтобы не было интенсивного выделения окислов азота (ядовиты; меры предосторожности см. стр. 252). По окончании введения NaNOz смесь перемешивают в течение 1 ч (реакция на нитрит-ион по иод- крахмальной бумажке должна оставаться положительной). Далее- в раствор добавляют сухую мочевину (для удаления избытка азо- азотистой кислоты) до прекращения выделения газов и постепенно выливают его в раствор 20 г KI в 25 мл воды и оставляют на 1 ч. После этого к реакционной смеси добавляют концентрированный раствор щелочи до явно щелочной реакции, помещают в колбу емкостью 1 л и отгоняют иодбензол с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Во избежание бурного вспенивания первые пор- порции водяного пара следует пропускать в реакционную смесь осто- осторожно. Иодбензол (нижний слой) отделяют от воды в делительной воронке, разбавляют вдвое эфиром (легко воспламеняется; пра- правила работы см. стр. 260), сушат над СаС12 и, предварительно отогнав эфир на водяной бане, перегоняют из колбы Вюрца (рис. 7 в Приложении I), добавив около 1 г порошкообразного цинка. Выход около 18 г (90% от теоретического); т. кип. 188°С при 760 мм рт. ст.; пь° 1,6205. п-Иодтолуол NH2 IICl; NaNO2 СН3 В стакане емкостью 100 мл смешивают 12,5 мл концентрирован- концентрированной НС1, 25 мл воды и 4,7 г n-толуидина (синтез ведут в вытяж- вытяжном шкафу). Смесь охлаждают в ледяной бане до 2—3 С и затем, добавив в стакан 3—4 кусочка льда, осторожно приливают при по- помешивании термометром с надетой на шарик каучуковой муфтой раствор 3,2 г NaNO2 в 20 мл воды, следя за тем, чтобы темпера- температура реакционной смеси не превышала 5 °С (выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности см. стр. 252). Полученный раствор соли диазония оставляют на 15 мин. Далее избыток нитрита разлагают сухой мочевиной (до прекращения выделения азота) и вносят туда охлажденный раствор 10 г KJ в 15 мл воды, 200 Реакционную массу нагревают 15 мин с обратным холодильником, обрабатывают 15 мл концентрированного раствора NaOH, пере- переносят в колбу емкостью 500 мл и перегоняют /г-иодтолуол с водя- водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Дистиллят 2—3 раза экстра- экстрагируют эфиром (порциями по 75 мл), высушивают эфирные вытяжки над прокаленным СаС12, отгоняют растворитель и пере- перегоняют остаток из колбы Вюрца (рис. 7 в Приложении I). Выход около 9 г (95% от теоретического); т. кип. 207—210°С. При стоя- стоянии препарат закристаллизовывается; т. пл. 36—37 °С. о-Нитроиодбензол HCI; NaNO2 у. N? СГ NO, NO, -N02 В стакане емкостью 100 мл нагревают при перемешивании стеклянной палочкой смесь 10 мл воды, 10 мл концентрированной НС1 и 6,5 г о-нитроанилина (тяга!). Последний при этом почти полностью растворяется. Затем, продолжая перемешивание, охлаж- охлаждают раствор до комнатной температуры (охлаждение сопровож- сопровождается выпадением мелкокристаллического оранжевого осадка), прибавляют 15 г толченого льда, охлаждают до 0°С в бане со смесью льда и соли и постепенно при перемешивании добавляют раствор 4 г NaNO2 в 7 мл воды, следя за тем, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 5°С (выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности см. стр. 252). Через 20—30 мин к полученному раствору соли диазония прибавляют мочевину до прекращения выделения газа, затем фильтруют и к фильтрату постепенно при помешивании приливают раствор 9,3 г K.I в 12,5 мл воды. При этом происходит бурная реакция, сопро- сопровождающаяся выделением азота и выпадением темно-бурого осад- осадка. По окончании реакции осадок отфильтровывают, промывают на фильтре горячим насыщенным раствором KI (при этом он стано- становится желтым), водой и высушивают на воздухе. Выход 10 г (80% от теоретического); т. пл. 49—50 °С. п-Нитроиодбензол NH2 t HSO7 H2SO4; NaNO2 NO2 NO2 В стакан емкостью 50 мл помещают 1 г п-нитроанилина, 1,5 г @,9 мл) концентрированной H2SO4 и 6 мл воды и в течение 15 мин перемешивают смесь термометром, шарик которого защищен 201
муфтой из каучуковой трубки (диазотирование ведут в вытяжном шкафу!). Затем помещают стакан в баню со льдом (рис. 16 в Прило- Приложении I) и, поддерживая температуру реакционной смеси в преде- пределах 0—5 °С, начинают осторожно по каплям прибавлять раствор- 0,5 г NaNO2 в 2 мл воды (выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности см. стр. 252). Охлажденный раствор диазосоеди- нения фильтруют и фильтрат добавляют при перемешивании к рас- раствору 2 г KI в 6 мл воды (температура комнатная). Через 1 ч вы- выделившийся осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, промы- промывают на фильтре 3 мл насыщенного раствора Na2S2O3) водойг B раза по 5 мл), перекристаллизовывают из спирта и сушат- на воздухе. Выход около 1 г F4% от теоретического); т. ши 171 °С. м-Нитрофенол H2SO4; NaNO2 -^ к. Hsor NO, ОН H2O; нагревание В стакан емкостью 100 мл (рис. 16 в Приложении I; синтез ве- ведут в вытяжном шкафу) помещают раствор 4 мл концентрирован- концентрированной H2SO4 в 5 мл воды и 2 г л-нитроанилина (синтез см.: Ю., I/II, 168). Полученную смесь (см. примечание) измельчают стеклянной палочкой (должна образоваться гомогенная паста), охлаждают в бане со льдом до 5°С, вносят 10 г льда и по каплям прибавляют охлажденный до 5 °С раствор 1 г NaNO2 в 3 мл воды (выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности см. стр. 252)» следя за тем, чтобы температура реакционной смеси не поднима- поднималась выше 5°С. Полученный раствор соли диазония оставляют на 10 мин и затем небольшими порциями добавляют его к нагретому до кипения раствору 10 мл концентрированной H2SO4 в 8 мл воды, помещенному в коническую колбу емкостью 150 мл. Смесь кипятят- 5 мин, после чего прекращают нагревание, добавляют к еще горя- горячему раствору небольшое количество активированного угля и ки- кипятят еще 3 мин. Горячий раствор фильтруют через стеклянный фильтр, покрытый кружком фильтровальной бумаги, чтобы не за- засорять его углем. Фильтрат охлаждают в бане со льдом и поме- помешиванием стеклянной палочкой вызывают кристаллизацию ж-нит- рофенола. Выпавший осадок отфильтровывают на воронке Бюх- Бюхнера и перекристаллизовывают с углем из 20 мл кипящей 25%-ной H2SO4 A мл концентрированной H2SO4 на 6 мл воды; фильтруют,, как описано выше). Выпавшие после охлаждения во льду желтые кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают 202 я а воздухе. Выход около 1 г E0% от теоретического); т. пл. «5-97 °С. Примечание. При применении больших количеств реагентов методика вос- воспроизводится неудовлетворительно. о-Толуиловый альдегид CHO В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную мешалкой, об- обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Приложе- Приложении I), помещают 11,5 г параформа, 26,3 г гидрохлорида гидр- оксиламииа и 170 мл воды и нагревают до получения прозрачного раствора. Затем вносят 51 г CH3COONa-3H2O и кипятят при^пере- при^перемешивании 15 мин. Дают раствору охладиться до комнатной тем- температуры и, продолжая перемешивание, добавляют 6,25 г CuSO4, 1 г безводного Na2SO4 и раствор 165 г ацетата натрия в 180 мл воды. Под тягой в стакане емкостью 500 мл растворяют 27 г о-толу- идина в смеси 57 мл концентрированной НС1 и 50 мл воды, дают раствору охладиться и добавляют в смесь 100 г толченого льда. Поддерживая температуру 0—5°С (термометр в стакане), посте- постепенно добавляют раствор 17,5 г NaNO2 в 25 мл воды (выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности см. стр. 252). К полученному раствору соли диазония добавляют раствор 22 г CH3COONa • ЗН2О в 35 мл воды до нейтральной реакции по конго. Полученный нейтральный раствор соли диазония охлаждают в ледяной бане и при перемешивании через капельную воронку (рис. 3 в Приложении I) вводят под поверхность полученного ранее 10%-ного раствора формальдоксима, следя за тем, чтобы темпера- температура реакционной смеси не превышала 15 °С. После окончания реакции продолжают перемешивание 1 ч, подкисляют реакционную смесь концентрированной НС1 до кислой реакции по конго (около 230 мл НС1) и кипятят с обратным холодильником в течение 2 ч. Полученный альдегид отгоняют с водяным паром (рис. 4 в Прило- Приложении I), собирая около 1300 мл дистиллята. Дистиллят нейтрали- нейтрализуют твердой Na2CO3 и экстрагируют 750 мл эфира (эфир чрезвы- чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Эфир отгоняют, остаток обрабатывают при 60 °С и перемешивании 90 мл 40%-ного раствора NaHSO3 (получение см. стр. 199), добавляют 275 мл воды и удаляют примеси экстрагированием эфиром (90 мл). ?исульфитное производное разрушают добавлением к его водному 203
раствору 45 мл концентрированной H2SO4 и кипячением с обрат- обратным холодильником в течение 30 мин. Выделившийся альдегид экстрагируют эфиром C00 мл), эфирную вытяжку сушат над про- прокаленным MgSO4, отгоняют эфир, а остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 12 г D0% от теоретиче- теоретического); т. кип. 94 °С при 10 мм рт. ст.; п™ 1,5490. Аналогичным образом могут быть получены л-толуиловый аль- альдегид (выход 35% от теоретического; т. кип. 93—94 °С при 17 мм рт. ст.; п® 1,5414), n-толуиловый альдегид (выход 40% ог теоретического; т. кип. 101 °С при 10 мм рт. ст.; п^ 1,5455), п-хлор- бензальдегид (выход 50% от теоретического; т. кип. 80 °С при 5 мм рт. ст.; т. пл. 47 °С). Список рекомендуемых синтезов Анизол: Р., 86. Бензонитрил: Ю„ I/II, 170. о-Бромдифенил: СОП., I, 106. л-Бромтолуол: СОП., I, 134. о-Бромтолуол: Р., 86; СОП., I, 136. п-Бромтолуол: Л., 115; СОП., I, 137. Гваякол: ПОХ., 469. и-Динитробензол: ПОХ., 482; СОП., II, 227. Дифеновая кислота: Л., 114; СОП., I, 209. 4,4'-Дифтордифенил: СОП., II, 244. л-Иодбензойная кислота: СОП., II, 276. Иодбензол: П., 130; Г., 323; Р., 86; ПОХ., 471; СОП., II, 278. n-Иодфенол: СОП., II, 288. n-Крезол: П., 129. о-Метоксибензонитрил: ПОХ., 480. ти-Нитротолуол: СОП., I, 310. 1-(п-Нитрофенил)-бута диен-1,3: СОП., IV, 380. лг-Нитрофенол: Л., 113; СОП., I, 313. ж-Нитрохлорбензол: П., 131; СОП., I, 485. ж-Оксибензальдегид: СОП., III, 363. 4,4',6,6/-Тетрахлордифеновая кислота: СОП., IV, 462. сгш-Трибромбензол: СОП., II, 467. 1,2,3-Трииод-5-нитробензол: СОП., II, 469. n-Толунитрил: П., 132; Г, 330; Ю., I/II, 172; СОП., I, 381. Фенол: Г., 321; П., 127; Р., 85; ПОХ., 468. /2-Фторбензойная кислота: СОП., II, 534, Фторбензол: СОП., II, 537. лг-Хлорбензальдегид: СОП., II, 551. Хлорбензол: Р., 85; П., 132. о-Хлорбромбензол: СОП., III, 467. о- и я-Хлортолуолы: СОП., I, 491. 204 Общая методика получения фенолов: Орг., 522. Общая методика получения ароматических хлоридов, бромидов и нитрилов по Зандмейеру: Орг., 525. РЕАКЦИИ БЕЗ ВЫДЕЛЕНИЯ АЗОТА п-Аминоазобензол H2N—f~\ /\—N=N—С ^—NH2 В стакан емкостью 500 мл помещают 9,3 г анилина, 10 мл кон- концентрированной НС1 и 50 мл воды. Охлаждают раствор добавле- добавлением 50—75 г льда до 0—5°С и осторожно приливают раствор 3,5 г NaNO2 в небольшом количестве воды (диазотирование прово- проводят под тягой). Реакционную смесь оставляют на 15 мин и затем добавляют к ней раствор 25 г кристаллического CH3COONa-3H2O в 100 мл воды. Выпавший объемистый осадок диазоаминобензола перемешивают, чтобы он полнее коагулировал, отфильтровывают на воронке Бюхнера, дважды промывают на фильтре небольшими порциями воды и тщательно отжимают. Перегруппировку полученного диазоаминобензола в п-амино- азобензол осуществляют нагреванием с гидрохлоридом анилина (получение см. стр. 104). Для этого полученный диазоаминобензол без дальнейшей очистки вносят в круглодонную колбу емкостью 250 мл и добавляют туда 10 г кристаллического гидрохлорида ани- анилина и 10—15 мл анилина. Смесь при тщательном перемешивании нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 мин. Когда реак- реакционная масса охладится до 40—50 °С, к ней добавляют 25 мл ледяной уксусной кислоты и выливают энергично перемешиваемый раствор в 200 мл холодной воды. Для лучшей коагуляции выпав- выпавшего n-аминоазобензола смесь перемешивают до тех пор, пока осадок по прекращении перемешивания не будет быстро и полно осаждаться на дно. Затем осадок отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно отжимают на фильтре, переносят в круглодон- круглодонную колбу емкостью 250 мл и нагревают с обратным холодильни- холодильником на электроплитке с закрытой спиралью со 100 мл лигроина (т. кип. 90—100°С). Горячий лигроин сливают с темного осадка в стакан емкостью 250 мл, отфильтровывают на воронке Бюхнера выпавший при охлаждении n-аминоазобензол, а фильтрат повторно используют для экстрагирования n-аминоазобензола из темного осадка. Экстракцию повторяют до тех пор, пока из лигроина при охлаждении не перестанет выпадать /г-аминоазобензол. Весь вы»: павший я-аминоазобензол объединяют и сушат на воздухе. ВыхоД 5—6 г B5—30% от теоретического); т. пл. 125—127 °С. 205
п-Нитробензолазонафтол-2 (паракрасный) ,ONa HCI; NaNO2 NO В стакане емкостью 200 мл растворяют в 20—25 мл горячей воды 2,5 г я-нитроанилина, прибавляя 5 мл 20%-ной НС1 (синтез ведут в вытяжном шкафу). По охлаждении добавляют еще 5 мл 20%-ной НС1 и, если выпадет осадок, — воду, до его растворения. Охладив смесь в бане со льдом, прибавляют при непрерывном перемешивании маленькими порциями раствор 1,5 г NaNCb до по- появления нитрит-иона (по иодкрахмальной бумажке) и оставляют стоять в бане со льдом 1 ч, время от времени проверяя наличие нитрит-иона (выделение ядовитых окислов азота; меры предосто- предосторожности см. стр. 252). В это время во втором стакане растворяют 2,5 г р-нафтола в 10 мл 30—32%-ного раствора NaOH, добавляя туда горячую воду до исчезновения осадка. Затем в диазораствор добавляют раствор 5 г CH3COONa • ЗНгО в 25 мл воды и, в случае надобности, этот раствор и раствор соли диазония фильтруют. Далее раствор р-наф- тола порциями при перемешивании приливают в диазораствор, присыпают 5 г чистого NaCl, сразу же отфильтровывают через бу- бумажный фильтр на воронке Бюхнера выпавший краситель и про- промывают несколько раз на фильтре насыщенным раствором NaCl. Краситель сушат на воздухе прямо на фильтре. Выход 5 г. п-Толилгидразин, гидрохлорид ch3— nh2 1. HCI; NaNO2 2. SnCl2; HCI ¦NH—NH2 • SnCl4 1. NaOH 2. HCI JNH—NH2.HC1 В стакан емкостью 500 мл, снабженный мешалкой и термо- термометром (рис. 16 в Приложении I; синтез ведут в вытяжном шкафу), помещают 16,1 г п-толуидина (синтез см.: Р., 40) и 110 мл концен- концентрированной НС1. Полученный раствор при перемешивании охла- охлаждают в бане со льдом до 5СС и, поддерживая эту температуру, добавляют к нему из капельной воронки раствор 10,3 г NaNO2 в 30 мл воды. По окончании диазотирования (выделение ядовитых окислов азота; меры предосторожности см. стр. 252) раствор филь- фильтруют через складчатый фильтр в охлаждаемую ледяной водой колбу и при интенсивном перемешивании приливают в стакан, со- содержащий охлажденный до 5 °С раствор 62 г SnCl2 в 62 мл кон- 206 центрированной НС1. Выпавший осадок отфильтровывают на во- воронке Бюхнера и хорошо отжимают. Затем суспендируют его в 250 мл воды и при охлаждении подщелачивают 40%-ным раство- раствором NaOH до сильнощелочной реакции (рН ^ 10 по универсаль- универсальной индикаторной бумаге). Температура при прибавлении щелочи не должна превышать 10 °С. Реакционную массу трижды экстраги- экстрагируют эфиром порциями по 100 мл (эфир чрезвычайно легко воспла- воспламеняется; правила работы см. стр. 260), эфирные вытяжки высу- высушивают над прокаленным MgSO4 (оставляют на ночь). Затем в эфирный раствор я-толилгидразина пропускают ток сухого хлори- хлористого водорода (получение см. рис. 6 в Приложении I). Выпавший осадок отфильтровывают, промывают эфиром и высушивают в ва- вакуум-эксикаторе. Выход около 15 г F2% от теоретического); т." iiл. 205—206 °С. Список рекомендуемых синтезов Ализариновый желтый: Р., ПО. л-Аминоазобензол: Г., 342; Р., 78. Бензтриазол: СОП., Ill, 104. Гелиантин (метиловый оранжевый): П., 134; Л., 112; Г., 339; Ю., I/II, 174. Диазоаминобензол: Р., 88; СОП., II, 172. Конго красный: Г., 341; Р., 124; Ю., I/II, 176. Красный прочный: Р., 116. Метиловый красный: Р., 115. р-Нафтоловый оранжевый: П., 135; Г., 342; Ю., I/II, 173. Паракрасный (я-нитроанилиновый красный): Ю., I/II, 175. Хризоидин: Р., 114. о-Гидразииобензойная кислота, гидрохлорид: СОП., IV, 262. я-Нитрофенилгидразин: П., 136. Фенилгидразин: Г., 335; П., 136; Л., 110; ПОХ„ 483; Орг., 523; СОП., I, 429. Фенилгидразин-4-сульфокислота: Р., 87. Общая методика проведения азосочетания: Орг., 528. СИНТЕЗ КАРБО- И ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОЦИКЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДИЕНОВЫМ СИНТЕЗОМ Аддукт антрацена и малеинового ангидрида О В колбе с обратным холодильником кипятят в течение 3 ч смесь 2 г антрацена, 2 г малеинового ангидрида и 20 мл бензола (легко 207
воспламеняется, пары ядовиты; правила работы см. стр. 260). При охлаждении выпадает аддукт с выходом, близким к количествен- количественному; т. пл. 258—259 °С (из ксилола) или 262—263 °С (из этил- ацетата). Аддукт диацетата фурфурола и малеинового ангидрида О О + сн(ососнэJ 16 I ^O (сн3сооJсн о К раствору 5 г тонкоизмельченного малеинового ангидрида в 40 мл абсолютного эфира (эфир чрезвычайно легко воспламе- воспламеняется; правила работы см. стр. 260) прибавляют Юг диацетата фурфурола (синтез см. стр. 71). Смесь нагревают 1 ч при легком кипении эфира (на электроплитке с закрытой спиралью) и оста- оставляют на ночь. На следующий день выпавшие кристаллы отфиль- отфильтровывают на воронке Бюхнера и перекристаллизовывают из этил- ацетата. Выход около 10 г G0% от теоретического); т. пл. 136 °С. Аналогично из 7 г этиленацеталя фурфурола и 5 г малеинового ангидрида получают 7 г F0% от теоретического) аддукта с т. пл. 87—88 °С, а из 7,9 г ацетата фурилового спирта и 6 г малеинового ангидрида — 9,5 г G0% от теоретического) аддукта с т. пл. 112— 114°С (из эфира). Аддукт 2,3-дифенилбутадиена и малеинового ангидрида сн С6Н5—С—ОН <сн3соJо + 1 /О В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 24 г малеи- йового ангидрида, 80 мл уксусного ангидрида, 10 г пинакона, полу- 206 ценного из ацетофенона (синтез см. стр. 129), и 0,1 г гидрохинона. Присоединяют к колбе обратный холодильник и кипятят в течение 30 мин. Затем переливают реакционную смесь в колбу Вюрца и от- отгоняют в вакууме (нагревание на водяной бане) уксусный ангид- ангидрид. Остаток перекристаллизовывают из этилацетата. Выход около 6 г E0% от теоретического); т. пл. 163—164 °С. Аддукт сильвана и малеинового ангидрида -f В маленькой колбочке с обратным холодильником растворяют 3 г малеинового ангидрида в возможно меньшем количестве эфира (эфир чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). К раствору добавляют 2,5 г сильвана (синтез см. стр. 135) и оставляют на двое суток. Выпавший осадок отфильтровывают (иногда кристаллизация наступает только после потирания палоч- палочкой или внесения затравки), промывают небольшим количеством эфира. Выход 4,4 г (80% от теоретического); т. пл. 84°С. Аддукт можно перекристаллизовать из этилацетата, но очистка сопрово- сопровождается большими потерями. Аддукт тетрафенилциклопентадиенона и малеинового ангидрида CRH, 6 Н5С„ О В двухгорлую круглодонную колбу емкостью 100 мл, снабжен" ную обратным холодильником (второе горло колбы наглухо за- закрыто пробкой), помещают раствор 0,5 г малеинового ангидрида в 17 мл бензола (бензол легко воспламеняется, пары ядовиты; пра- правила работы см. стр. 260). Нагревают раствор до кипения на элек- электроплитке с закрытой спиралью и через второе горло быстро вно- вносят 2 г тетрафенилциклопентадиенона (синтез см. стр. 103). Реак- Реакционную смесь кипятят в течение 4 ч, затем дают охладиться до 209
комнатной температуры, отфильтровывают на воронке Бюхнера выпавшие красивые розовые кристаллы и высушивают на воздухе. Выход 2 г (80% от теоретического); т. пл. 223 °С. Аддукт циклопентадиена и акролеина СН, + сн II сн В колбе емкостью 25 мл с обратным холодильником смешивают 5 г свежеперегнанного акролеина (лакриматор; правила работы см. стр. 259) и 8 мл эфира, охлаждают льдом и добавляют 7 г пред- предварительно охлажденного льдом циклопентадиена (см. примеча- примечание). Смесь оставляют на несколько часов при комнатной темпера- температуре, затем отгоняют эфир, а остаток перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход 11—11,5 г (90—95% от теоретического); т. кип. 69—73 °С при 20 мм рт. ст. Примечание. Циклопентадиен получают из технического димера. Димер предварительно перегоняют в вакууме, собирая фракцию с т. кип. 65—67 °С при 14 мм рт. ст. Перегнанный димер циклопентадиена помещают в колбу с высоким (около 50 см) дефлегматором (рис. 1 в Приложении I) и нагревают колбу та- таким образом, чтобы температура отходящих паров была 40—42 °С. Приемник охлаждают ледяной водой, так как при комнатной температуре циклопентадиеи легко вновь превращается в димер. Получение мономера осуществляют непо- непосредственно перед введением его в диеновый синтез; для получения 4 г цикло- циклопентадиена исходят из 10 г перегнанного димера. Остатки от деполимеризации сливают в специальную склянку, но ни в коем случае не в раковину. Аддукт циклопентадиена и бензохинона О .СН, Суспензию 1 г бензохиноиа (синтез см. стр. 114) в 2 мл этило- этилового спирта охлаждают льдом с солью и добавляют 0,6 г цикло- циклопентадиена (получение см. выше), также предварительно охла- охлажденного смесью льда и соли. Жидкость разогревается и ста- становится почти бесцветной, хинон переходит в раствор. После охлаждения выпадает бесцветный аддукт, который перекристалли- зовывают из метанола. Выход 1,35 г (85% от теоретического); т. пл. 77—78 °С. 210 Аддукт циклопентадиена и малеинового ангидрида О О <*/"* К суспензии 4,9 г тонкорастертого малеинового ангидрида в 30 мл бензола (бензол легко воспламеняется; пары ядовиты; пра- правила работы см. стр. 260), находящейся в колбе с обратным холо- холодильником, приливают при охлаждении льдом 3,3 г циклопента- циклопентадиена (получение см. стр. 210). При этом наблюдается сильное разогревание, малеиновый ангидрид переходит в раствор и через некоторое время начинает осаждаться образовавшийся аддукт. Че- Через 2 я смесь охлаждают льдом, осадок отфильтровывают на во- ропке Бюхнера, промывают небольшим количеством бензола и вы- высушивают. Выход количественный; т. пл. 164—165 °С. Диаддукт бензохинона и циклопентадиена СН, Растворяют в минимальном количестве бензола 2 г бензохино- бензохинона (синтез см. стр. 114) и приливают предварительно охлажден- охлажденный раствор 2,5 г циклопентадиена (получение см. стр.210) в 5 мл бензола. Смесь оставляют стоять при комнатной температуре, при- причем запах бензохинона и циклопентадиена постепенно исчезает и раствор обесцвечивается. Аддукт выпадает в виде белых игл или пластинок. Выход почти количественный; т. пл. 157—158 °С. Ад- Аддукт получается чистым, но при необходимости может быть до- дополнительно очищен перекристаллизацией из спирта. 9ндо-(9,10-о-Фенилен)-9,10-дигидроантрахинон-1.4 О О Аддукт антрацена и бензохинона. В круглодонную колбу емко- костью 100 мл помещают 11,5 г антрацена, 7,7 г бензохинона 211
'(синтез см. стр. 114) и 65 мл ксилола (годен любой изомер) и ки- кипятят смесь с обратным холодильником в течение 2 ч. Осадок, вы- выпавший после охлаждения реакционной смеси, отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре горячей водой и за- затем под тягой кипятят 15 мин в стакане с 50 мл воды (для удале- удаления бензохинона). Осадок отфильтровывают, отжимают на фильт- фильтре, высушивают на фильтровальной бумаге и перекристаллизовы- вают из ледяной уксусной кислоты. Получают 8 г аддукта F0% от теоретического), который при 207°С становится желтым, при 210 °С — красным, при более высокой температуре — обугливается. эндо-(9,Ю-о-Фенилен)-9,10-дигидроантрахинон-1,4. В трехгорлую- колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, капельной ворон- воронкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I), вносят 8 г аддукта антрацена и бензохинона и 150 мл ледяной уксусной кислоты. Растворяют аддукт, осторожно нагревая колбу, и затем в течение 1,5 ч прибавляют по каплям раствор 3 г СгО3 в мини- минимальном количестве воды, поддерживая слабое кипение реакцион- реакционной смеси. Затем нагревание прекращают и перемешивают реак- реакционную смесь 2 ч при комнатной температуре. Отфильтровывают осадок, промывают его небольшим количеством ледяной уксусной кислоты, тщательно отжимают и высушивают на воздухе (красно- коричневые кристаллы). Выход около 5 г F5% от теоретического)? т. пл. 289—294 °С (в блоке). Список рекомендуемых синтезов Ангидрид 4,5-диметил-1,2,3,6-тетрагидрофталевой кислотыз ПОХ., 596. Ангидрид чы?-1>2,3,6-тетрагидрофталевой кислоты: СОП., IV, 56. 2,3-Диметилантрахинон: СОП., III, 186. Пентафенилацетофенон: ПОХ., 597. Тетрафенилфталевый ангидрид: СОП., III, 413. Общая методика проведения диенового синтеза для получения полумикроколичеств аддуктов: Орг., 257. ПОЛУЧЕНИЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ 3,5-Дикарбэтокси-2,6-диметил-4-фенилпиридин С6Н5СНО + 2СН3—С—CH2COOC2H5 + NH3 —-+• II О с6н5 с6н5 НдС NH iOOC\AT^coc 3,5-Дикарбэтокси-2,6-диметил-4-фенил-1,4-дигидропиридин. В ко- коническую колбу емкостью 50 мл помещают 9 мл ацетоуксусного эфира (синтез см. стр. 107) и 6 г (ЫН^гСОз, нагревают смесь, пе- 212 риодически перемешивая, до начала выделения аммиака (синтез- ведут в вытяжном шкафу). Для того чтобы газ выделялся равно- равномерно, смесь время от времени подогревают. После разложения всего карбоната аммония (исчезновение осадка) нагревание пре- прекращают. Реакционная масса расслаивается; верхний водный слой- отделяют с помощью пипетки. Прибавляют к нижнему слою 3,5 мл свежеперегнанного бензальдегида и 3 г (ЫН^гСОз, нагревают с об- обратным холодильником в течение 2 ч на паровой бане и оставляют на ночь при комнатной температуре. Затем прибавляют 30 мл ме- метанола, нагревают до полного растворения твердого вещества и охлаждают раствор в ледяной бане. Отфильтровывают желтые кри- кристаллы на воронке Бюхнера, промывают их на фильтре небольшим количеством холодного метанола и сушат в сушильном шкафу при 100°С. Выход 4,5 г D0% от теоретического, считая на ацетоуксус- ный эфир); т. пл. 155—156°С. 3,5-Дикарбэтокси-2,6-диметил-4-фенилпиридин. В трехгорлои колбе емкостью 50 мл, снабженной мешалкой, обратным холодиль- холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I), растворяют 3 г 3,5-дикарбэтокси-2,6-диметил-4-фенил-1,4-дигидропиридина в 15 мл ледяной уксусной кислоты. Растворяют 1,5 г твердого СгО3 в минимальном объеме холодной воды и разбавляют раствор до объема 15 мл ледяной уксусной кислотой. Полученный раствор СгОз постепенно прибавляют из капельной воронки в кипящий рас- раствор дигидропиридина до исчезновения оранжевой окраски окис- окисляющего агента и появления зеленой окраски соли трехвалентного хрома. Продолжают кипятить смесь еще 15 мин, охлаждают до. комнатной температуры и выливают ее при перемешивании в 100 г измельченного льда. Выпавшее масло закристаллизовывается при потираний стеклянной палочкой о стенки стакана. Кристаллы от- отфильтровывают на воронке Бюхнера, перекристаллизовывают из водного этанола, тщательно отжимают на фильтре и сушат в ва- вакуум-эксикаторе. Выход 1,9 г F0% от теоретического); т. пл. 62 °С .(бесцветные кристаллы). 2,5-Дифенил-1,3,4-оксадиазол 2C6H5COC1 + H2N-NH2 - POCI3 > С6Н5—СО—NH—NH—CO—C6H5 О -—>¦ C6Hs—С С—С6Н5 N-N Дибензоилгидразии. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снаб- снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильни- холодильником (рис. 3 в Приложении I; синтез ведут в вытяжном шкафу), по- помещают раствор 5 г 85%-ного гидразингидрата (приготовление см. стр. 183) в 80 мл сухого пиридина и к полученному раствору
медленно прибавляют 28 г хлористого бензоила. Смесь кипятят 20 мин, выливают в 200—300 мл ледяной воды, выпавший осадок отфильтровывают, промывают три раза водой и сушат в сушиль- сушильном шкафу при 110°С в течение 1 ч. Выход количественный; т. пл. неочищенного препарата 236°С (в блоке). 2,5-Дифенил-1,3,4-оксадиазол. Полученный дибензоилгидразин смешивают с 30 мл РОСЦ (тяга!) и кипятят в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч. Когда весь осадок растворится, реак- реакционную смесь переносят в капельную воронку и постепенно при интенсивном механическом перемешивании добавляют ее в стакан с 500 мл воды. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой и сушат на воздухе. Выход около 8 г F0% от тео- теоретического); т. пл. 136—137 °С. 3,5-Дифенилпиразолин и 1,2-дифенилциклопропаны H2N—NH2 CH2 с6н5—сн=сн—со—с6н5 *¦ с6н5—но" \с—с6н5 —»- HN N сн2 /\ —v С6Нв-НС СН—С6Н5 3,5-Дифенилпиразолин. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, капельной воронкой и обратным холодиль- холодильником (рис. 3 в Приложении I), помещают 16 г бензилиденацето- фенона (синтез см. стр. 98) и 36 мл спирта. Смесь перемешивают до получения однородного раствора и постепенно при энергично работающей мешалке добавляют из капельной воронки смесь 8 мл 85%-ного водного раствора гидразингидрата (приготовление см. стр. 183) и 8 мл спирта. По окончании реакции перемешивание про- продолжают до тех пор, пока не закончится образование кристаллов 3,5-дифенилпиразолина (около 4 ч). На следующий день отфиль- отфильтровывают осадок и высушивают его между листами фильтроваль- фильтровальной бумаги. Полученный пиразолин очень легко окисляется на воз- воздухе, поэтохчу фильтрование и высушивание проводят как можно быстрее. Выход около 14 г (80% от теоретического); т. пл. 88"С. 1,2-Дифенилциклопропан. В колбе Вюрца емкостью 250 мл с высоким отводом, снабженной термометром и нисходящим холо- холодильником (рис. 7 в Приложении I), осторожно нагревают смесь 14 г 3,5-дифенилпиразолина с 0,5 г катализатора, который пред- представляет собой смесь едкого кали и 0,1 г платины, нанесенной на уголь (ем. примечание), до начала разложения пиразолина (выде- (выделение пузырьков газа, не прекращающееся, когда горелка отстав- отставлена). Затем горелку отставляют, дают завершиться бурной ста- стадии реакции и нагревают на небольшом пламени горелки в тече- течение 5 мин. Дают реакционной колбе охладиться и бензолом (около 100 мл) вымывают из нее образовавшийся углеводород (бензол 214 легко воспламеняется, пары ядовиты; правила работы см. стр. 260). Бензольный раствор сушат над К2СО3, отгоняют бензол в вакууме водоструйного насоса и перегоняют остаток, собирая фракцию с т. кип. 148—155 °С при 10 мм рт. ст. Выход 1,2-дифенилциклопро- пана (смесь цис- и транс-изомеров) около 9,5 г G0% от теорети- теоретического); п™ 1,5465. Примечание. Можно использовать силикагель, пропитанный 5%-ным раство- раствором платинохлористоводородной кислоты (получение см.: СОП., I, 359) и затем высушенный в сушильном шкафу при 120 °С до постоянной массы. Анализ смеси стереоизомерных 1,2-дифенилциклопропанов с по- помощью газожидкостной хроматографии. Анализ проводят на хро- хроматографе «Цвет» (модель 1-64), изображенном па рис. 33. Непо- Неподвижной фазой служит силоксановый эластомер Е-361, нанесенный 22 20 Рис. 33. Схема газожидкостного хроматографа: /—баллов с газом; 2—регулятор скорости подачи газа; 3—газовый счетчик: 4 — ручка грубой регулировки температуры: 5—ручка тонкой регулировки температуры: 6—термостат; 7 — испаритель; 8 — терморе- терморегулятор термостата; 9 — тумблер «подогрев испарителя»; 10—кнопка «быстрый нагрев»; И— термометр термостата; 12— термометр испари- испарителя; 13 — тумблер для включения катарометра; 14, 15—ручки для ре- регулировки тока моста; IS— самописец; 17 — тумблеры для включения валика и самописца; 18, 19— ручки для установки нулевой линии; 20—отверстие для взода проб: Л—манометр; 22 —амперметр. в количестве 8% на твердый носитель «Хромотрон» в колонке дли- длиной 1 м; газом-носителем является гелий, скорость подачи кото- которого должна составлять 60 мл/мин; температура анализа 200 °С; датчиком чувствительности служит катарометр. Введение хроматографа в рабочий режим и работа на нем дол- должны выполняться в строго определенной последовательности и в присутствии преподавателя. 1) Открыть вентиль газового баллона /, поворачивая его газо- газовым ключом против часовой стрелки, и установить указанную 215
скорость подачи газа посредством регулятора 2 (по секундомеру и газовому счетчику 3). 2) Ручками регулировки температуры (грубой 4 и тонкой 5) термостата 6 и испарителя 7 установить указатели на соответствую- соответствующих делениях шкал (термостат |-20 °С, испаритель — 240— 250 °С). 3) Включить щиток питания электрической сети, к которой под- подключен хроматограф. 4) Включить сдвоенный тумблер «терморегулятор термостата» 8 (зеленая сигнальная лампочка). 5) Включить тумблер «Подогрев испарителя» 9 (зеленая сиг- сигнальная лампочка). 6) Нажать кнопку «Быстрый нагрев» 10 (красная сигнальная лампочка). Подготовка к вводу пробы производится после установления температурного режима и проверки скорости подачи газа при по- помощи газового счетчика 3 F0 мл/мин). Контроль за температурой осуществляется термометрами // и 12 термостата и испарителя (см. выше п. 2). Затем производят включение катарометра и реги- регистрирующего прибора (ЭПП). Включение катарометра осущест- осуществляется тумблером «уст. тока» 13, а ток моста, одно из сопротив- сопротивлений которого находится в катарометре и изменяется в зависи- зависимости от состава окружающего его газа, регулируется ручками «грубо» 14 и «плавно» 15, находящимися на панели прибора. За- Затем находящимися на самописце тумблерами 16 и /7 включают соответственно самописец и двигающий бумагу валик. Установле- Установление нулевой линии осуществляется ручками «уст. нуля»: «грубо» 18 и «плавно» 19, смонтированными на панели потенциометра. Пробы вводят в хроматограф с помощью шприца, который предварительно тщательно промывают абсолютным эфиром. В шприц набирается анализируемое вещество (раствор в эфире, 1:1) и через специальное отверстие для ввода проб 20, закрытое резиновым уплотнением, вводится в колонку (для анализа берут около 0,01 мл раствора). Необходимо, чтобы на хроматограмме не было как «зашкаленных» пиков, так и слишком маленьких, так как в этом случае затрудняется расчет хроматограмм. Расчет хроматограмм проводят, измеряя площади пиков. Для этого масштабной линейкой определяют высоты пиков (расстояния от вершины до основания пиков) и полуширину каждого пика (ши- (ширина на половине высоты пика). Рассчитывают площадь каждого пика и сложением всех площадей определяют суммарную пло- площадь. Приняв суммарную площадь за 100%, путем простого рас- расчета находят процентное соотношение площадей пиков, которые в пределах ошибки расчета можно считать отношением количеств изомеров в смеси. Следует иметь в виду, что время удержания меньше у нижекипящего ^ыс-изомера. Выключение хроматографа проводят в порядке, обратном тому, который применялся при вклю- включении (см. выше), 216 2,3-Дифенилхиноксалин С0Н5Ч ^О H2N H,N ю с6н. свн, В круглодонную колбу с длинным горлом емкостью 100 мл по-* метают 4,2 г бензила (синтез см. стр. 113) и 2,1 г о-фениленди- амина (синтез см. стр. 195). Смесь нагревают 10 мин на паровой бане. Вначале она расплавляется, а затем застывает в светло-ко- светло-коричневую массу. 2,3-Дифенилхиноксалин очищают перекристалли- перекристаллизацией из метилового спирта. Выход 3,6 г F4% от теоретического); т. пл. 122—123 °С. Аналогичным образом из фенантренхинона (синтез см.: СОП., VI, 73) и о-фенилендиамина (синтез см. стр. 195) получают 1,2;3,4- дибензфепазин (выход 70% от теоретического); т. пл. 218—220 °С 3-Карбэтокси-5,6-бензкумарин сно + СН2(СООС2Н5J он -С2Н ОН; -н2о СООС2Н5 В круглодонную колбу емкостью 50 мл вносят 4 г 2-оксннафтой- ного альдегида (синтез см.: ПОХ., 331), 3,6 г малонового эфира и около 1 мл пиперидина. Присоединяют к колбе обратный холодиль- холодильник и нагревают на кипящей водяной бане в течение 1,5 ч. Дают реакционной смеси охладиться до комнатной температуры и поме- помещают в баню с ледяной водой. Через некоторое время содержимое колбы закристаллизовывается. Кристаллы отжимают на воронке Бюхнера, несколько раз промывают 50%-ным водным спиртом, от- отжимают и перекристаллизовывают из спирта. Выход около 5 г (80% от теоретического); т. пл. 115°С. Кумарин * -С НО •он +(сн3соJо —н2о В трехгорлую круглодонную колбу емкостью 500 мл, снабжена ную обратным холодильником с широким форштоссом, термомет- термометром и капельной воронкой (рис. 3 в Приложении I), помещают23р прокаленного КгСО3 и 25 г салицилового альдегида и затем бы- быстро приливают 65 г уксусного ангидрида. Когда окончится бурная
стадия реакции, обратный холодильник заменяют на нисходящий, нагревают реакционную смесь до 180—200 °С на масляной бане (термометр в реакционной смесн) и выдерживают при этой темпе- температуре в течение 1 ч (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). При этом отгоняется избыток уксусного ангидрида, уксусная кислота и фенилацетат, образую- образующийся путем ацетилирования фенола, который присутствует в каче- качестве примеси в салициловом альдегиде. Содержимому колбы дают остыть до 130—140 °С и выливают в пятикратный объем холодной воды. Выделившийся кумарин экстрагируют 50 мл толуола, экс- экстракт промывают несколько раз водой и затем отгоняют толуол и фенилацетат с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Остаток отфильтровывают, высушивают между листами фильтровальной бумаги и перегоняют в вакууме (рис. 5 в приложении I). Выход 20 г G5% от теоретического); т. кип. 148—150 °С при 7 мм рт. ст. Для очистки кумарнн может быть перекристаллизован из спирта A0 мл спирта на 10 г кумарина); т. пл. 69—70 °С. 2-Метилбензоксазол 2 +(сн3соJо -N соон» -н2о В круглодонную колбу емкостью 100 мл вносят 5 г о-аминофе- иола и затем медленно при охлаждении ледяной водой добавляют 12,5 г уксусного ангидрида. Смесь кипятят с обратным холодиль- холодильником в течение 30 мин, а затем перегоняют из колбы Вюрца (рис.7 в Приложении I), собирая фракцию с т. кип. 140—210 °С. После окончания перегонки эту фракцию встряхивают с насыщенным вод- водным раствором КгСО3 до появления щелочной реакции (осторож- (осторожно, выделение двуокиси углерода!) и затем экстрагируют 50 мл эфира (эфир чрезвычайно легко воспламеняется; правила работы см. стр. 260). Эфирный раствор высушивают над К2СО3, эфир от- отгоняют и остаток перегоняют из колбы Вюрца. Выход 4,5 г G5%' от теоретического); т. кип. 200—202 °С; п$ 1,5395. 6-Метилурацил СН3-С-СН2-СООС2Н5 + H2N-CO-NH2 -С2Н5ОН; -Н2О К смеси 20 г ацетоуксусного эфира (синтез см. стр. 107) и 10 г мочевины добавляют 15 мл абсолютного этилового спирта и 3— 4 капли концентрированной НС1. Смесь оставляют на три дня в 218 вакуум-эксикаторе над концентрированной H2SO4, которую меняют каждый день. Реакционную смесь перемешивают по 2 раза в лень (на второй и третий дни). Высохшую массу в измельченном виде при перемешивании вносят в нагретый до 90 °С раствор 10 г КОН в 150 мл воды (рис. 3 в Приложении I; вместо капельной воронки сначала ставят глухую пробку). После охлаждения реакционной смеси до 50—60 °С ее при сильном перемешивании подкисляют кон- концентрированной НС1 до нейтральной реакции по лакмусу. Выпав- Выпавший объемистый осадок после стояния в течение 1 ч отфильтровы- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре смесью 20 мл воды и 0,5 мл уксусной кислоты, затем 10 мл спирта и, наконец, 10 мл эфира. Выход 12 г F0% от теоретического). Вещество представляет собой блестящий порошок. После перекристаллиза- перекристаллизации из воды — иглы с т. пл. 310°С (с разложением). Температура плавления определяется в медном блоке. 5-Оксибензоксатиол-1,3-он-2 С=О О В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой (рис. 3 в Прило- Приложении I), вносят раствор 11,5 г тиомочевины в 100 мл 2 н. НС1, включают мешалку и при энергичном перемешивании добавляют раствор 10,8 г свежевозогнанного n-бензохинона (синтез см. стр. 114) в 60 мл уксусной кислоты. Смесь перемешивают 30 мин при комнатной температуре и затем 1 ч на глицериновой или сили- силиконовой бане при 110—120 °С (правила работы с нагретыми до вы- высокой температуры банями см. стр. 262). После этого баню уда- удаляют, и выливают содержимое реакционной колбы в стакан. Стакан помещают в ледяную воду и охлаждают до окончания кристалли- кристаллизации. Кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера, промы- промывают на фильтре ледяной водой, тщательно отжимают, высуши- высушивают на воздухе и перекристаллизовывают из 30%-ного водного этанола. Выход около 5 г C0% от теоретического); т. пл. 173— 174 X. . 219
7-Окси-4-метилкумарин но он сн3—с—сн2—соос2н5 0 —с2н5он; —н2о НО' В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; вместо капель- капельной воронки — глухая пробка), помещают 12,5 г резорцина, 15,4 р, A5 мл) ацетоуксусного эфира (синтез см. стр. 107) и 18,2 г катио- нита КУ-2 (см. примечание). Смесь заливают 100 мл н-октана или этилбензола (катионит и резорцин должны быть покрыты слоем жидкости), включают мешалку и помещают реакционную колбу на 1 ч в масляную баню, нагретую до 120—130 °С (правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). По окончании нагревания удаляют масляную баню и декантируют го- горячую жидкость. Темно-коричневую массу, оставшуюся в колбе, экстрагируют 150 мл кипящего метанола или этанола (обратный холодильник; отсутствие открытого пламени! Правила работы с легковоспламеняющимися веществами см. стр. 260), отфильтро- отфильтровывают катионит от горячего раствора и отгоняют растворитель до половины объема (рис. 7 в Приложении I). Из углеводородного и спиртового растворов при охлаждении выпадает 7-окси-4-метилку- марин. Его отфильтровывают и высушивают на воздухе. Выход около 12 г F0% от теоретического); т. пл. 183—185 °С. Примечание. Катионит предварительно измельчают в ступке, промывают во- водой, затем заливают 10%-ной НС1 и оставляют на 10—15 мин. После этого сли- сливают кислоту и отмывают катионит водой до нейтральной реакции промывных вод на лакмус. Промытый катионит высушивают в сушильном шкафу при 50 °С до постоянной массы. 7-Окси-3,4-триметиленкумарин ooc2Hs -»- —С2Н5ОН; НО НО О В коническую колбу емкостью 100 мл помещают 4,5 г 2-карб- этоксициклопентанона (синтез см. стр. 108) и 3,52 г резорцина. Колбу охлаждают льдом и добавляют 12,5 мл концентрированной серной кислоты. После этого реакционную смесь оставляют на три дня и затем разлагают ледяной водой. Выпавший осадок отфиль- отфильтровывают на воронке Бюхнера и перекристаллизовывают из вод- водного A:1) спирта. Выход 2,5 г D5% от теоретического); т, пл. 243 °С. 220 8-Оксихинолин (океан) H2SO4 сн2-сн-сн2 -^ он он он сн,=сн—с: о : H2so4 NH2 н —н2о В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой и обратным холодильником (рис. 3 в Приложении I; третье горло закрыто пробкой), помещают 21 г глицерина, 5 г о-нитрофенола (синтез см. стр. 153), 15 г A8 мл) концентрированной H2SO4 и 7,5 г о-аминофенола (синтез см.: Ю., I/II, 167). Включают мешалку и осторожно нагревают смесь на масляной бане до 135 °С (термо- (термометр в бане; правила работы с нагретыми до высокой температуры банями см. стр. 262). Когда начнется бурное кипение реакционной смеси, баню отставляют. Приблизительно через 15 мин реакция замедляется, колбу снова помещают на масляную баню и нагре- нагревают при 135—145 °С в течение 3 ч, продолжая перемешивание. После охлаждения не вошедший в реакцию о-нитрофенол (окисли- (окислитель) отгоняют с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Оста- Остаток в колбе нейтрализуют сначала твердым NaOH (правила ра- работы с едкими щелочами см. стр. 270) до слабокислой реакции по универсальной индикаторной бумажке (около 12,5 г NaOH; при- примечание 1), а затем Na2CO3 (около 5 г) —до нейтральной реак- реакции. Из нейтрализованной смеси 8-оксихинолин отгоняют с водя- водяным паром (рис. 4 в Приложении I; примечание 2), фильтруют и высушивают на воздухе. Выход 8 г G5% от теоретического);' ¦т. пл. 74 °С. Примечания. 1. Избытка едкого натра следует избегать, поскольку 8-окси- 8-оксихинолин дает с ним соль, не перегоняющуюся с водяным паром. 2. Кристаллы 8-оксихинолина обычно забивают форштосс холодильника, по- поэтому рекомендуется время от времени пускать в муфту последнего горячую воду или периодически очищать форштосс проволокой, загнутой на конце. Фенилпиразолин с6н5-сн=сн-с: л H2N-NH2 В круглодонную колбу емкостью 150 мл помещают 25 мл абсо- абсолютного спирта и 15 мл 85%-ного гидразингидрата (приготовление см. стр. 183). К полученному раствору постепенно при помешива- помешивании прибавляют 25 г коричного альдегида (но не наоборот!). В колбу вносят кипятильники, присоединяют ее к обратному холо- холодильнику и кипятят реакционную смесь в течение 4—5 ч. Затем 221
закрывают колбу пробкой, снабженной изогнутой трубкой, которая соединена с нисходящим холодильником, и отгоняют избыток гидр- азингидрата и спирт до помутнения реакционной смеси, после чего отгоняют воду в вакууме водоструйного насоса до тех пор, пока реакционная смесь вновь не станет прозрачной (см. примечание). Остаток высушивают над MgSO4 (в течение ночи) и перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении I). Выход около 23 г (80% от теоретического); т. кип. 142—145СС при 26 мм рт. ст.; п™ 1,5810. Примечание. В реакционной смеси иногда остается незациклизовавшийся гидразон коричного альдегида, который при нагревании в процессе перегонкя может претерпевать циклизацию. Эта реакция в некоторых случаях протекает довольно бурно, и реакционная смесь темнеет. На выход фенилпиразолина это» однако, существенного влияния не оказывает. Хинолин* СНд—СН-—СНг ОН ОН ОН H2SO4 =сн-< 0 NH2 В круглодонную колбу емкостью 0,5—1,0 л помещают 10 г ни- нитробензола, 15,5 г анилина и 50 г глицерина. Глицерин предвари- предварительно обезвоживают нагреванием в фарфоровой чашке до 180°С (тяга!). В смесь постепенно при сильном встряхивании вводят 12 мл H2SO4 (плотн. 1,84 г/см3); при этом образуется светло-желтая соль анилина, и реакционная смесь темнеет. Затем колбу снабжают вер* тикальным обратным холодильником и начинают осторожно нагре- нагревать на сетке. В этот период категорически запрещается отходить от прибора, так как даже при небольшом перегреве может про- произойти выброс смеси из колбы (меры предосторожности см. стр. 265). Когда начнется кипение, горелку отставляют и дают пройти бурной стадии реакции, после чего реакционную смесь не- несколько раз снова доводят до кипения нагреванием горелкой. За- Затем через холодильник вводят небольшими порциями (по 0,5— 1,0 мл) еще 12 мл концентрированной H2SO4, нагревая смесь до кипения после внесения каждой порции, и кипятят в течение 3 ч. Добавляют небольшое количество воды и отгоняют непрсреаги- ровавший нитробензол с водяным паром (рис. 4 в Приложении I). Содержимое колбы охлаждают и добавляют сначала 40%-ный раствор щелочи, а потом твердую щелочь до щелочной реак- реакции по фенолфталеину (правила работы с едкими щелочами см, стр. 270). 222 Хинолин и непрореагировавший анилин отгоняют с водяным паром, дистиллят экстрагируют эфиром C раза по 30 мл) и после птгонки эфира сырые основания растворяют в смеси 25 мл кон- концентрированной НС1 и 100 мл воды. К теплому прозрачному рас- раствору прибавляют раствор 15 г ZnCl2 (в расчете на безводный) в 25 мл 2 н. НС1. Выпавшую после охлаждения двойную соль хи- нолина отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно отжи- отжимают стеклянной пробкой и промывают на фильтре 20 мл 2 н. НС1 для удаления анилина. Соль разлагают добавлением концентриро- концентрированного раствора NaOH до щелочной реакции по фенолфталеину и перегоняют вторично с водяным паром. Хинолин извлекают эфиром, эфирные вытяжки сушат над твердой щелочью. После отгонки эфира хинолин перегоняют в вакууме (рис. 5 в Приложении 1). Выход 12—13 г E5% от теоретического); т. кип. 105—110 С при 10 мм рт. ст.; я» 1,6260. Список рекомендуемых синтезов Акридон: СОП., II, 18. 4-Амино-2,6-диметилпиримидин: СОП., III, 44. 1-Амино-1,3,4-триазол: СОП., III, 56. Барбитуровая кислота: СОП., II, 79. Бензимидазол: СОП., II, 85. 3,4-Дигидро-2-метокси-4-метил-2Н-пиран: СОП., VI, , 2,4-Диметил-3,5-дикарбэтоксипиррол: СОП., II, 209. 3,5-Диметилпиразол: СОП., IV, 189. 2,5-Диметилпиррол: СОП., II, 218. Диметилфуразан: СОП., VI, 29. 2,4-Диметилхинолин: СОП., IV, 194. 4,5-Дифенилглиоксалон [4,5-дифенил-2E)-имидазолон]: СОП., II, 232. Изатин: Л., 143; СОП., I, 216. Индиго: Р., 187, 191; Л., 142; Г., 412. 3-К.арбэтоксикумарин: СОП., IV, 282. Коллидин: Г., 402; Л., 138. Ксантон: Р., 77; СОП., I, 236. Кумалиновая кислота: СОП., IV, 286. Кумаринкарбоновая-3 кислота: ПОХ., 621. 4-Метилкумарин: СОП., III, 305. 6-Метилурацил: СОП., II, 335. 4-Метилэскулетин: СОП., I, 266. Окись бензфуразана: СОП., IX, 51. а-Оксихинолин (карбостирил): Р., 79. Пиррол: СОП., I, 355. 1,2,3,4-Тетрагидрокарбазол: СОП., IV, 450. 2-Тио-6-метилурацил: СОП., VII, 37. 2-Фенилиндол: СОП., III, 438. ЬФенилпиперидин: СОП., VI, 75, 223
Фенокстин (феноксатин): СОП,, II, 529. Хинальдин: Г., 409. Хинолин: П., 199; Р., 78; Г., 408; Л., 140; ПОХ., 741; СОП., I, 460. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ До сравнительно недавнего времени идентификацию органиче- органических веществ можно было осуществлять только с помощью систе- систематического химического анализа *: проведение предварительных испытаний, качественных реакций на функциональные и нефункцио- нефункциональные группы, получение различных производных. Широкое вне- внедрение спектроскопии в органическую химию позволяет теперь со- составить представление о строении того или иного соединения на основании анализа его спектров. Однако и в настоящее время структура органического соединения может считаться окончательно доказанной, даже если осуществлен его встречный синтез, только после получения нескольких кристаллических производных. Вследствие этого прежде чем выполнять основную задачу по идентификации, заключающуюся в определении строения поли- полифункционального органического вещества или идентификации ком- компонентов бинарной смеси веществ (см. стр. 241), целесообразно от- отработать методы обнаружения функциональных групп, а также получения и очистки функциональных производных каждого из пяти важнейших классов органических соединений (спирты, фе- фенолы, альдегиды или кетоны, карбоновые кислоты и амины). ОБНАРУЖЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП Студент получает комплект из пяти контрольных веществ, одно из которых является спиртом, второе — фенолом, третье — альдеги- альдегидом или кетоном, четвертое — карбоновой кислотой и пятое—ами- пятое—амином. Первый этап работы заключается в выяснении того, к какому из названных классов соединений относится каждое из пяти кон- контрольных веществ. Сначала пробы этих веществ @,1—0,2 г) пы- пытаются растворить в нескольких миллилитрах воды. В том случае, если все вещества нерастворимы или ограниченно растворимы в воде, анализ проводят следующим образом. 1. Проверяют растворимость каждого из соединений в соляной кислоте. Вещество, которое растворится, можно предположительно отнести к аминам. Если ни одно из веществ не растворится в соля- соляной кислоте, пробуют растворить их в концентрированной серной кислоте. Слабоосновные ароматические амины, содержащие элек- * Подробное описание такого анализа см., например: Общий практикум по органической химии (Органикум). Пер, с нем. Под ред. А. Н. Коста. М, «Мип». 1965. См.. с. 564—588, 224 троноакцепторные группы в бензольном кольце, дают сола только с достаточно концентрированными серной и соляной кислотами, которые выпадают из раствора при разбавлении его водой. 2. Далее пробы @,1—0,2 г) оставшихся четырех контрольных веществ растворяют в 1 мл спирта и прибавляют полученные рас- растворы к 0,5 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина в концентри- концентрированной серной кислоте. Вещество, которое образует осадок, яв- является, вероятно, альдегидом или кетоном. 3. Оставшиеся три контрольных вещества обрабатывают 2 н. раствором щелочи и 5%-ным раствором бикарбоната натрия. Ве- Вещество, нерастворимое в растворе щелочи, является спиртом *. С раствором бикарбоната реагируют только карбоновые кислоты и фенолы, имеющие сильные электроноакцепторные группы в бен- бензольном кольце (выделение двуокиси углерода). 4. Кислоты и фенолы можно отличить друг от друга по реакции с раствором хлорного железа. При взаимодействии с фенолами окраска раствора изменяется. Контрольное вещество, не дающее окраски с раствором хлорного железа и вызывающее выделение двуокиси углерода из раствора карбоната натрия, можно предпо- предположительно отнести к классу карбоновых кислот. В том случае, когда одно или несколько из контрольных ве- веществ хорошо растворяются в воде (например, низшие спирты, кар- карбоновые кислоты и алифатические амины), порядок проведения анализа несколько меняется. 1. Определяют реакцию водных растворов контрольных веществ па лакмус. Кислую реакцию имеют растворы только карбоновых кислот (при условии, что качественные реакции на азот и серу отрицательны, так как растворы нитрофенолов и сульфокислот мо- могут также иметь кислую реакцию), а щелочную — только растворы аминов. 2. Пробы оставшихся трех контрольных веществ растворяют в спирте и по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином (см. ниже) одно из них предположительно относят к альдегидам или кетонам. 3. Принадлежность остальных веществ к спиртам или фенолам- устанавливают по реакции с хлорным железом (см. выше), Далее, для подтверждения своих предположений и уточнения некоторых деталей строения контрольных веществ, рекомендуется, провести с каждым образцом некоторые качественные реакции. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ Реакции на альдегиды. С раствором Фелинга. Раствор Фелипга готовят непосредственно перед употреблением, смешивая равные количества раствора 17,3 г кристаллического сульфата ме- меди в 250 мл воды и раствора 25 г едкого натра и 85 г сегнетовой * Следует иметь в виду, что спирты, содержащие менее четырех атомов углерода в молекуле, а также некоторые фенолы могут растворяться в воде. 225
соли (виннокислый калий-натрий) в 250 мл воды. Нагревают 0,05 г исследуемого вещества с 2—3 мл фелинговой жидкости в течение 5 мин на водяной бане. Выпадает желтый или красный осадок за- закиси меди. Ароматические альдегиды обычно не дают этой реак- реакции. С реактивом Толленса. Реактив Толлеиса готовят из трех растворов: I — 10 г нитрата серебра в 100 мл воды, II — 10 г едкого натра в 100 мл воды и III — концентрированный водный раствор аммиака. Перед употреблением растворы I и II смешивают и затем до- добавляют раствор III. В чистой пробирке смешивают 0,05 г веще- вещества с 2—3 мл'свежеприготовленного реактива Толленса. На стенке пробирки должно образоваться серебряное зеркало. Если этого не произойдет, пробирку нагревают на бане до 60—70 °С. С реактивом Шифера. Реактив представляет собой 0,025%-ный раствор фуксина в воде, обесцвеченный пропусканием сернистого газа. К нескольким каплям исследуемого вещества до- добавляют 2 мл реактива Шиффа и встряхивают. При наличии аль- альдегидов появляется розовое окрашивание. Общая реакция на альдегиды, метилкетоны, циклопентанон и цик л о г е кс а н о н — выпадение осадка при действии на вещество раствора бисульфита натрия. Концентрированный раствор бисульфита натрия получают на- насыщением сернистым газом раствора 40 г едкого натра в 150 мл воды. Конец насыщения определяется по фенолфталеину (отсут- (отсутствие окраски при введении 1—2 капель раствора фенолфталеина). Осадок образуется на холоду при добавлении 0,1—0,2 мл ис- исследуемого вещества в 2—3 мл насыщенного раствора бисульфита. Реакции с 2,4-динитрофенилгидразином и семикарбазидом см. стр. 236. АМИНЫ Качественными реакциями на амины являются: а) образование дыма (соответствующая аммониевая соль) при контакте паров летучих аминов с газообразным хлористым водо- водородом; б) выпадение осадка при реакции первичных ароматических аминов (со свободными орто- и пара-положениями) с бромной во- водой; в) появление неприятного запаха изонитрила при нагревании первичных аминов со смесью щелочи и хлороформа. Принадлежность аминов к первичным (алифатическим или аро- ароматическим), вторичным или третичным жирноароматическим мо- может быть установлена по реакции с азотистой кислотой. Если при обработке предварительно охлажденного до —5°С солянокислого раствора исследуемого амина раствором нитрита натрия выде- выделяется газ, вещество является первичным алифатическим амином» 226 поскольку эти амины, как известно, реагируют с азотистой кисло- кислотой с выделением азота: RNH2 + HNO2 —> ROH + N2 + H2O Если при добавлении раствора нитрита натрия в указанных условиях никаких внешних изменений не происходит, но при до- добавлении полученного раствора к слабощелочному раствору р-на- фтола выпадает окрашенный осадок, то исследуемое вещество, ве- вероятно, является первичным ароматическим амином. Появление, окраски в этом случае объясняется образованием азокрасителя: —* Ar—N=N C1" + 2H2O ОН Ar— + НС1 Для подтверждения этого предположения требуется дополни- дополнительно сделать пробу на ароматическую структуру (см. стр. 240). Если при добавлении нитрита натрия к охлажденному раствору солянокислого амина появится зеленая окраска, амин можно счи- считать третичным жирноароматическим, так как в этих условиях по- последний будет нитрозироваться в пара-положение с образованием окрашенного я-нитрозопроизводпого: /R /~\ /R + HNO2 —> O=N—<7 ^—К +Н2О R =У \г =/ \ Разумеется, эта качественная реакция наблюдается только в том случае, если пара-положение в ароматическом ядре свободно. В этом случае также следует сделать пробу на ароматическую структуру. Если все описанные выше пробы дадут отрицательный резуль- результат, исследуемое вещество можно отнести либо к третичным али- алифатическим аминам, которые устойчивы к действию азотистой кис- кислоты, либо ко вторичным аминам, которые с азотистой кислотой образуют нитрозамины: Ч Ч ; n-n=o Для того чтобы установить, какое из двух предположений спра- справедливо, реакционную смесь экстрагируют эфиром, эфир испаряют и к остатку добавляют 1—2 капли «жидкого фенола» (фенол, со- содержащий 10% воды) и несколько капель серной кислоты. Если при этом появится ярко-зеленая или синяя окраска (реакция 8" 227
Либермана), амин можно считать вторичным; радикал амина мо- может быть как алифатическим, так и ароматическим. Кроме того, первичные, как алифатические, так и ароматиче- ароматические, амины можно обнаружить по появлению неприятного запаха изонитрила при действии на исследуемое вещество хлороформом и щелочью: RNH2 + CHCI3 + 3NaOH —>¦ RN=C + 3NaCI + 3H2O При проведении этой пробы (тяга!) 50 мг исследуемого амина растворяют в спирте, добавляют 1—2 мл разбавленной щелочи и несколько капель хлороформа, а затем нагревают. СПИРТЫ Для того чтобы установить, является ли контрольное вещество первичным, вторичным или третичным спиртом, используют пробу Лукаса: к 1 мл анализируемого спирта добавляют 6 мл реактива Лукаса (раствор 110 г безводного хлористого цинка в 100 мл кон- концентрированной соляной кислоты), смесь взбалтывают и оставляют стоять на 1—2 мин. Если спирт первичный — раствор останется прозрачным, если вторичный — произойдет помутнение жидкости, а если третичный —на дне образуется маслянистый слой алкил- галогенида. Кроме того, отличить третичные спирты от первичных и вторич- вторичных можно также с помощью реактива Дениже (раствор 25 г оки- окиси ртути в 500 мл воды и 100 мл концентрированной серной кислоты): 3 мл реактива Дениже кипятят в течение 1—3 мин с не- несколькими каплями анализируемого вещества. Третичный спирт образует осадок желтого или красного цвета, в то время как пер- зичные и вторичные спирты, если и образуют осадок, то бесцвет- бесцветный. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ С растворами нитратов свинца (II), бария и серебра растворы натриевых солей карбоновых кислот дают нерастворимые осадки. При взаимодействии карбоновых кислот с раствором соды наблю- наблюдается выделение двуокиси углерода. ФЕНОЛЫ Качественной реакцией на гидроксильную группу, связанную с ароматическим ядром, является реакция фенолов с раствором хлорного железа (см. стр. 225). Обычно растворы окрашиваются в синий или фиолетовый цвет, однако фенолсульфокислоты дают красную или пурпурную окраску, /г-оксибензойная кислота —жел- —желтую, а гидрохинон — сине-черную. В случае мета-замещенных фе- фенолов окраска при добавлении хлорного железа бывает менее интенсивной, а иногда вообще не появляется. Проба с хлорным железом более чувствительна в хлороформенном, чем в водном растворе. С бромной водой фенолы образуют осадки моно-, ди- и трибромидов. 228 лооо 8 7 в 5 >t 3 Рис, 34. ИК- и ПМР-спектры алифатического спирта. ШО 2000 П00 1200 1000 1 &, 800 .-1 Рис. 35. ИК- и УФ-спектры замещенного •фенола. 200 220 2kO 2S0 280 300 Л, ни
Приведенный выше примерный план обнаружения функцио- функциональных групп, разумеется, не является универсальным. В некото- некоторых случаях он может быть по инициативе самого студента моди- модифицирован или расширен введением дополнительных качественных •ЮОг 4000 ¦2000 10 11 12 13 П 15МК 20 Ж1 280 280 300 320 Л, и» to Э В 5 Ь 3 2 Рис. 36. ИК-, УФ- и ПМР-спектры алифатического альдегида. 1 $; млн'1 реакций, основанных на знании химических свойств .обнаруживав мых функциональных групп. U0OO см' 8 9 ~10~~ 11 2 13 ft nti ' 375 333 300 '273 250 ?S Л, нм 8 7 В 5 4 3 2,1 д. *ис. 37. ИК-, УФ- и ПМР-спектры ароматического альдегида. 230
4000 9 10 11 12 13 п мн 200 230 240 ZBO 280 300 320 Л, нм 8 7 6 5 4 ~3 ' ~ 2 1 &, млп~1 Рлс. 38. НК-, УФ- и ПМР-спсктры ароматической карбоновой кислоты. После того как студент успешно проведет отнесение всех пяти контрольных веществ к указанным выше классам органических со- соединений, он может ознакомиться с помещенными на рис. 34—Ш спектрами, характерными для каждого из рассмотренных выше- классов соединений, а затем приступает к идентификации каждого из контрольных веществ. 232 10 11 12 13 ft 15 мн 333 300 275 250 230 Л, им 6 5 Ь 3 2 1'ис. 39. нк-, УФ- и ПМР-спектры ароматического амина.
ПОЛУЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ Предварительно определяют константы самих веществ — темпера- температуру кипения (по Сиволобову) и показатель преломления — для жидкого вещества, температуру плавления—для твердого ве- вещества (константы определяют после очистки: перегонки или пере- перекристаллизации), а затем получают по два кристаллических функ- функциональных производных и определяют после очистки их темпера- температуры плавления. Ниже приводятся методики получения производных спиртов, фенолов, альдегидов и кетонов, карбоновых кислот и аминов, а также таблицы с их константами и константами исходных веществ,, рекомендуемых в качестве контрольных. СПИРТЫ Для идентификации спиртов получают их сложные эфиры ся-нит- ро- и 3,5-динитробензойными кислотами. Константы некоторых спиртов и их производных приведены в табл. 6. Таблица 6. Константы контрольных спиртов и их производных Спирт Т. кип. при 76Э мм рт. ст., Т. пл. пронззодны^, °С в-нитробеи- 3, 5-динитро- бензоат Метиловый спирт . . . Этиловый спирт .... Изопропиловый спирт . трег-Бутиловый спирт . к-Пропиловый спирт . Аллиловый спирт . . . Изобутнловый спирт . и-Бутиловый спирт . . Диэтилкарбипол . . . егор-Бутиловый спирт . Изоамиловый спирт . . н-Амиловый спирт . . Цнклогексанол .... Фуриловый спирт . . . Этиленгликоль . . . . Метилфенилкарбинол . Бензиловый спирт . . . |3-Феннлэтиловый спирт Днэтплеигликоль . . . Глицерин ....... Бензгидрол Бензоин ........ 66 78 83 83 97 97 108 116 116 128 130 138 160 160 197 203 205 219 245 290 68 (т. пл.) 134 (т. пл.) 1.3288 1.3610 1,3776 1,3878 1.3854 1,4138 1,3968 A7,5 °С) 1,3991 1.4077 B5 °С) 1,3924 B2 °С) 1,4085 A5 °С) 1,4101 1,4610 C7 °С) 1,4852 1,4318 1,5211 1,5396 1,5267 A8°С) 1,4488 A5 °С) 1,4729 96 57 ПО 116 35-36 29 68 36 26 21 11 50 76 141 85-86 151 188 (три-) 131 123 107-109 93 122 142-14S 74 50 64 97 76 62 46 112 81 169 95 112-113- 108 149 141-142 234 Предварительно готовят хлорангидрид соответствующей кис- кислоты (работа проводится в вытяжном шкафу): 1 г кислоты кипя- кипятят в пробирке, снабженной хлоркальциевой трубкой (должна сво- свободно пропускать воздух), с 2 г хлористого тионила на водяной бане при 70 °С до прекращения выделения газа. Полученный хлор- ангидрид сразу же используют для синтеза производного. Для этого к смеси 0,5 г спирта и 3 мл пиридина (тяга!) посте- постепенно при охлаждении прибавляют полученный хлораг!гидрид кис- кислоты (около 1,2 г). Смесь нагревают в пробирке с хлоркальциевой трубкой на водяной бане в течение 30 мин. Реакционную смесь выливают в ледяную воду и осторожно подкисляют 2 н. НС1. По- Полученный эфир (иногда в виде масла) перемешивают с 10 мл 1 н. раствора NaHCO3, сушат на воздухе и определяют его темпера- температуру плавления. В случае необходимости проводят перекристалли- перекристаллизацию: д-нитробензоаты перекристаллизовывают из петролейного эфира, а 3,5-динитробензоаты — из этилового спирта (иногда вод- водного) или бензола. ФЕНОЛЫ Для идентификации контрольного образца фенола (нафтола) получают два производных: сложный эфир бензойной кислоты и Таблица 7. Константы контрольных фенолов и их производных Фенол Т. кип. при 760 ММ рт. СТ., °С 180 195 202 202 205 209 212 213 215 236 238 238 240 276 278 285 293 — — — Т. пл., °С 42 5 12 35 28 45 74 37 45 32 63 40 105 НО 94 122 133 97 114 144 169 212 Т. пл. производнык, °С бензоат арилоксиуксус- ная кислота Фенол о-Бромфенол . . . . .и-Крезол п-Крезол Гваякол 2,4-Дихлорфенол . . гс-Ксилеиол . . . . я-Хлор-феиол .... о-Нитрофенол . . . лг-Бромфенол . . . я-Бромфенол . . . . 2.4-Дибромфенол . . Пирокатехин .... Резорцин а-Нафтол Р-Нафтол Пирогаллол . . . . ¦«-Нитрофенол . . . 2.4-Динитрофенол , «-Нитрофенол . . . Гидрохинон .... Пикриновая кислота 68—70 86 54-55 71 57 97 61 88-93 59 86 102 97 84 (ди-) 116 (ди-) 56 107 89 (три-) 95 72 142 199 163 98 142 102 135-136 115-116 151—i52 156 153-154 130-131 (моно-) 158-159 (моно-) 190 180 198 (три-) 152-153 183-184 152 (моно-) 251 (ди-) 235
арилоксиуксусную кислоту. Константы некоторых фенолов и их производных приведены в табл. 7. Эфиры бензойной кислоты. К смеси 0,5 г фенола и 3 мл пири- пиридина (тяга!) постепенно при охлаждении прибавляют 2 г хлори- хлористого бензоила и нагревают смесь в пробирке с хлоркальциевой.- трубкой на водяной бане в течение 30 мин. Реакционную смесь вы- выливают в ледяную воду, осторожно подкисляют 2 н. НС1 и отфиль- отфильтровывают осадок. Полученный эфир промывают раствором1 NaHCO3, фильтруют, сушат на воздухе и определяют его тем- температуру плавления. В случае необходимости проводят перекри- перекристаллизацию из этилового спирта или его водного раствора. Арилоксиуксусные кислоты. К раствору 0,5 г фенола в2 мл 33%*- iioro раствора едкого натра прибавляют 1,5 мл 50%-ного водного- раствора хлоруксусной кислоты (смесь должна иметь явно щелоч- щелочную реакцию) и нагревают в течение 1 ч на водяной бане в про- пробирке с воздушным холодильником. Если при этом образуется оса- осадок, в горячую реакционную смесь добавляют небольшое количе- количество воды. После охлаждения подкисляют 10%-ной НС1 до кислой; реакции по конго и экстрагируют эфиром B раза по 2—3 мл).. Эфирные вытяжки обрабатывают 8—10 мл 10%-ного раствора Na2CO3 (осторожно, вспенивание!)^ эфирный слой отбрасывают, а из водного выделяют полученное производное подкислением 2 н.. НС1 до кислой реакции по конго. Выпавший осадок отфильтровы- отфильтровывают и перекристаллизовывают из воды или спирта (иногда вод- водного). При обработке эфирных вытяжек раствором соды может вы- выпасть осадок натриевой соли хлоруксусной кислоты. В этом слу- случае осадок отфильтровывают, растирают с 2 н. НС1 и обрабаты- обрабатывают, как описано выше. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ Для идентификации альдегидов и кетонов получают их 2,4-дини- трофенилгидразоны и семикарбазоны. Константы некоторых аль- альдегидов и кетонов и их производных приведены в табл. 8. 2,4-Динитрофенилгидразоиы. К 1 мл раствора 2,4-динитро- фенилгидразина в 5 н. Иг5О4 добавляют 0,3—0,5 г карбонильного? соединения, растворенного в 1—2 мл спирта. Если осадок не вы- выпадает, реакционную смесь кипятят еще 2 мин и, если потребуется,, добавляют несколько капель 2 и. НС1. Полученные кристаллы от- отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают небольшим ко- количеством спирта, сушат и определяют температуру плавления. 2,4-Динитрофенилгидразоны карбонильных соединений алифатиче- алифатического и алициклического ряда перекристаллизовывают из спирта,, а ароматического — из ксилола. Семикарбазоиы. Растирают в ступке 0,5 г гидрохлорида семи- карбазида с 0,5 г безводного ацетата натрия, переносят смесь в про- пробирку или колбу и кипятят с воздушным холодильником с 5—7 мл; абсолютного этилового спирта. Горячую реакционную смесь филь- 236 Таблица 8. Константы контрольных альдегидов и кетонов н их производных Карбонильное соединение Т. кип. при 760 мм J рт. ст., °С Т. пл. производных, DC 2,4-динитро- феянлгидр- семикарбазон Альдегиды Уксусный альдегид ... Пропионовый альдегид . Изомасляный альдегид . , «-Масляный альдегид . . Хлораль к-Палериановый альдегид Фурфурол Бензальдегид Салициловый альдегид . Анисовый альдегид . . . Коричный альдегид . . л-Нитробензальдегид . . К е т о н ы Ацетон Метилэтилкетон .... Диэтилкетон Пинаколин Окись мезнтила .... Циклопентанон Ацетилацетон Ди-м-пропилкетои . . . Цнклогексанон Фороп Ацетофенон Бензилиденацетон . . . Бензофенон Бензоин 21 49 63 74 98 103 161 179 196 248 252 58 (т. пл.; 56 80 102 106 130 131 139 144 156 199 200 41 (т. пл.) 48 (т. пл.) 134 (т. пл.) 1,3392 A8 °С) 1,3636 1,3730 1,3843 1,4557 1,3944 1,5261 1,5456 A9,5 °С) 1,5740 1,5764 A2,6 °С) 1.6195 1,3591 1,3814 A5 °С) 1,3939 A6,6 °С) 1,3956 1,4446 1,4366 1,4518 A8,5 °С) 1.4073 1,4503 A9 °С) 1,4'. 9 i 1,5342 168A47) 155 182 122 131 98 212B30) 235 248 254 255 293 B68) 128 115 156 125 203 146 209 75 162 112 250 B37) 227 238 245 162 89 125 106 190 202 222 231 203 215 246 190 146 139 157 164 205 B10) 122 (моно-) 209 (ди-) 133 167 186 199 186 164 труют. К фильтрату добавляют 0,1—0,2 г карбонильного соедине- соединения, нагревают 30—40 мин на водяной бане, добавляют воду до неисчезающего помутнения и дают медленно охладиться. Выкри- Выкристаллизовывается семикарбазон, который можно перекристаллизо- перекристаллизовать из спирта, воды, бензола или ледяной уксусной кислоты. 237
КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ Для идентификации карбоновых кислот получают их амиды и аиилиды. Константы некоторых карбоновых кислот и их производ- производных приведены в табл. 9. Таблица 9. Конста.чты контрольных карбоновых кислот и их производных Кислота Уксусная Пропиоповая Изомасляная Масляная ....... Изов.лериановая . . . Валериановая Хлоруксуспая Кротоновая Дихлоруксусная .... Трихлоруксусная . . . Капроновая а-Бронмасляная . . . Фенилуксусная .... Коричная Олеиновая Пальмитиновая . '. . . Бензойная Пирослизевая Малеиновая.. ..... о-Нитробекойнг-я. . . . Адипиновая Салициловая а-Нафтойная га-Толуиловая Янтарная Гиппуровая га-Хлорбензойная . . . Т. кип. при 760 мм рт. ст., °С 118 141 155 163 176 186 189 189 194 197 205 217 ч 265 300 1,3715 B3 °С) 1,3874 1,3991 1,3991 1,4043 1,4090 A9 °С) 1,4163 1,4735 Т. ил., °С 63 72 10 68 76 135 14 63 122 133 137 146 152 157 162 179 185 187 243 Т. пл. производных. °С анид 82 79 129 116 136 106 120 160 98 141 100 157 148 76 106 129 141 181 (ди-) 174 220 (ди-) 139 202 159 260 183 179 анилид 114 106 105 96 113 63 137 118 119 95 95 98 118 153 41 91 162 123 187 (ди-) 155 240 (ди-) 134 163 148 230 (ди-) 208 194 В пробирке с обратным холодильником до прекращения выде- выделения газа кипятят (в вытяжном шкафу) в течение 30 мин 2 г кис- кислоты с 2 г хлористого тионила. Избыток хлористого тионила отго- отгоняют сначала на водяной бане, а потом в вакууме водоструйного насоса при 70 °С и прибавляют избыток концентрированного рас- раствора аммиака (или избытка анилина). Через 10 мин выливают в 100 мл ледяной воды, подкисляют разбавленной соляной кислотой, промывают водой и перекристаллизовывают из воды или водного спирта. 233 АМИНЫ Для идентификации первичных и вторичных аминов получают их ацетильные и бензоильные производные. Константы некоторых аминов и их производных приведены в табл. 10. Таблица 10. Константы контрольных аминов н нх производных Амин Этилендиамин .... Циклогексиламин . . . Бензиламин . . . . N-Метиланилин .... о-ТолуИдин л-Толуидин о-Хлоранилин о-Анизидин о-Фенетидин .... л-Хлоранилин Фенилгидразин .... л-Броманилин и-Фенетидин Дифениламин о-Броманилин п-Толуидип . . п-Анизидин гс-БроманИлин N-Зтнланилин .... п-Хлоранилин л!-Аминофенол .... Бензидин . . п-Аминофенол я-Фенилендиамии . . . «-Нитроанилин .... о-Аминофенол . Лейцин Т. кип. при 760 мм пт. ст., °С 116 134 183 184 196 199 203 210 225 228 230 243 251 254 302 _ — — 20 nD 1,4500 1,4372 1,5863 1,5441 A9,5 °С) 1,5702 B1,5 °С) 1,5688 1,5686 1,5895 1,5754 1 5557 1,5930 1,6081 B0,3 °С) 1,6260 1,5650 _ _ _ . — — — Т. пл., °С — — — — 19,6 18 — 50 31 44 57 63 63 70 122 127 134 140 147 174 293 Т. пл. производных, ОС ацетамид 172 104 114 60 _ 112 65 88 84 79 72 153 87 185 101 99 120 127 168 179 — 317 (ди-) 168 304 215 201 161 бензамид 249 149 160 105 63 143 125 99 60 104 120 158 136 173 180 116 158 154 202 60 187 174 352 (ди-) 234 309 199 182 Бензоильные производные. В пробирке суспендируют 0,5 г ами- амина в 10 мл 2 н. раствора КОН, приливают 1 мл бензола и по кап- каплям добавляют 1 мл хлористого бензоила. После добавления ка- каждой порции пробирку плотно закрывают резиновой пробкой и сильно встряхивают. Образовавшийся осадок отфильтровывают, сушат и определяют температуру плавления. Ацетильные производные. В пробирке суспендируют 0,5 г амина в 0,5 мл воды и добавляют смесь 0,5 г уксусной кислоты и 0,5 г Уксусного ангидрида. Если реакция тотчас не начинается, смесь 239
осторожно нагревают. Осадок, выпадающий после охлаждения (если осадок не выпадает, реакционную смесь нейтрализуют на- насыщенным раствором соды), отфильтровывают и перекристаллизо- вывают из воды или водного спирта. Если соединение имеет ароматическую структуру и кроме функ- функциональных групп содержит такие заместители, как галоген- и ни- трогруппа, то помимо определения констант самого идентифици- идентифицируемого вещества и его функциональных производных рекомен- /луется провести некоторые качественные реакции. ПРОБА НА АРОМАТИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ В пробирку, снабженную изогнутой отводной трубкой, помещают 2 мл сухого хлороформа и вносят 0,1 г контрольного вещества. Затем к смеси добавляют 0,5 г безводного хлористого алюминия. Присутствие ароматической структуры можно обнаружить по окраске, появляющейся либо сразу после внесения хлористого алю- алюминия, либо после осторожного нагревания. ПРОБЫ НА ДВОЙНУЮ СВЯЗЬ а) В раствор 0,1 г вещества в 2 мл воды или ацетона прибав- прибавляют по каплям 2%-ный раствор перманганата калия. Проба счи- считается отрицательной, если обесцвечивается не более 3 капель пер- перманганата. При этом выпадает темный осадок двуокиси марганца. б) В пробирке с отводной трубкой растворяют 0,1—0,2 г веще- вещества в 5 мл четыреххлористого углерода и прибавляют несколько капель разбавленной бромной воды. При наличии в соединении кратной связи происходит обесцвечивание брома. При этом не дол- должен выделяться бромистый водород (влажная бумажка конго). ПРОБА БЕЙЛЬШТЕЙНА НА ГАЛОГЕН Медную проволочку прокаливают в пламени горелки до прекра- прекращения окрашивания пламени в зеленый цвет. Затем смачивают ее несколькими каплями исследуемого вещества и снова вносят в край несветящейся части пламени газовой горелки. Если в соеди- соединении присутствует галоген, пламя окрашивается в зеленый или сине-зеленый цвет. Проба является очень чувствительной и бывает положительной при наличии не только галогена, но и азотсодержа- азотсодержащих групп, поэтому ее можно считать только ориентировочной. Подвижный галоген, кроме того, можно обнаружить следующим образом: одну каплю исследуемого вещества вносят в 2 мл 2%-ного спиртового раствора нитрата серебра. Если через несколько минут не выпадет осадок — раствор нагревают до кипения. При наличии подвижного галогена выпадает осадок, который не должен раство- растворяться при добавлении двух капель азотной кислоты, 240 ПРОБА НА НИТРОГРУППУ В 10 мл 50%-ного этилового спирта растворяют 0,3 г анализи- анализируемого вещества и добавляют к раствору 0,5 г хлористого аммония и 0,5 г цинковой пыли. Смесь нагревают при непрерывном встря- встряхивании в течение 2 мин до кипения. В охлажденный и профиль- профильтрованный раствор добавляют реактив Толленса (см. стр. 226). Выделение серебра свидетельствует о наличии в соединении нит- ро- или нитрозогруппы. Кроме того, существует ряд качественных реакций для обнару- жения нитрогрунпы: а) при добавлении щелочи появляется желтая окраска; б) при обработке гидратом закиси железа появляется бурая окраска (гидроокись трехвалентного железа); е) при взаимодействии с азотистой кислотой первичные нитро- соединения окрашиваются в ярко-зеленый цвет, а вторичные — в голубой; г) при действии водных растворов едкого натра и хлорного же- железа появляется ярко-красная окраска. ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕИЗВЕСТНОГО ПОЛИФУНЩИОНАЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ИЛИ КОМПОНЕНТОВ БИНАРНОЙ СМЕСИ Получив определенные навыки в приготовлении производных веществ, содержащих известные функциональные группы, студент приступает к установлению строения неизвестного полифункцио- полифункционального соединения или компонентов бинарной смеси. Вначале необходимо выяснить, является ли объект исследования индиви- индивидуальным соединением или представляет собой смесь веществ, а затем уже найти пути разделения компонентов смеси и очистки полученных соединений. АНАЛИЗ СМЕСЕЙ Смесь органических веществ может быть твердой или жидкой, может одновременно содержать твердую и жидкую фазы. В по- последнем случае не следует ожидать, что разделение такой смеси может быть осуществлено фильтрованием: фильтрат всегда будет содержать некоторое количество растворенного твердого вещества, а отфильтрованное твердое вещество — следы жидкости. Методы выделения чистых образцов компонентов из смеси мо- могут быть как физическими, так и химическими. К физическим методам относится дробная перегонка (см. стр. 11), однако она применима только в том случае, если вещества, входящие в со- состав смеси, сильно различаются по температурам кипения и не об- образуют азеотропных смесей. Хорошие результаты при разделении смесей двух веществ дает использование различия в растворимости 241
компонентов в воде и эфире, а также хроматографические методы (см. стр. 31). Химические методы основываются в первую очередь на отношении разделяемых соединений к разбавленным кислотам и щелочам. Ниже описываются приемы, которые позволяют достигнуть ус- успеха при анализе большинства смесей. Твердый образец. Берут шпателем 8—10 мг исследуемого веще- вещества и осторожно нагревают на горелке, не внося в пламя. При этом вещество либо сначала плавится и далее разлагается с обуг- обугливанием, либо возгоняется. Если произошло обугливание, то шпа- шпатель вносят в пламя горелки и сильно прокаливают; при наличии в образце неорганических компонентов образуется несгораемый остаток. Для отделения органических соединений от неорганиче- неорганических лучше всего использовать экстракцию хлороформом, абсолют- абсолютным этилацетатом или эфиром. Если вещество возгоняется, то новую порцию его вносят на шпателе прямо в пламя. При этом оно обычно загорается, не успев возогнаться; образующийся углистый остаток прокаливают, как и в приведенном выше случае. Эффективным методом очистки яв- является возгонка (см. стр. 27), поэтому в тех случаях, когда обна- обнаруживается способность одного из компонентов к возгонке, целе- целесообразно специально возогнать 50—200 мг образца в вакууме. Затем проверяют растворимость смеси в эфире. Большинство органических соединений растворимо в эфире; мало растворимы в эфире углеводы, амино- и сульфокислоты, некоторые многооснов- многоосновные ароматические кислоты, а также некоторые амиды, производ- производные мочевины и полиолы. Приведенная ниже схема анализа может оказаться малоприемлемой, если исследуемая смесь содержит нейтральные вещества, одинаково хорошо раство- растворимые как в воде, так и в эфире. Поэтому необходимо предварительно обрабо- обработать образец смеси водой, отделить жидкость декантацией и осторожно упарить воду досуха на маленьком пламени горелки; при этом следует помнить, что перегрев может привести к разложению вещества и даже к взрыву. Отсутствие остатка после испарения воды свидетельствует о том, что ни один из компонен- компонентов не обладает заметной растворимостью в воде. Если в воде растворяется только один из компонентов, это можно использовать для его выделения. Ана- Анализ смеси веществ, хорошо растворимых в воде и плохо — в эфире, приведен на стр. 244. 1. Если образец полностью растворился в эфире, то раствор помещают в маленькую делительную воронку и экстрагируют 2 н. раствором едкого натра. Отделяют эфирный слой (I) и сохраняют его, а водный слой помещают в небольшой химический стакан и подкисляют 2 н. соляной кислотой. Выпадение осадка или помутне- помутнение будут свидетельствовать о присутствии карбоновой кислоты или фенола. К полученной смеси при непрерывном перемешивании неболь- небольшими порциями добавляют избыток твердого бикарбоната натрия до нейтральной или слабощелочной реакции по лакмусу и затем экстрагируют эфиром. Эфирные вытяжки будут содержать фенол, 242 а водный слой —карбоновую или сульфокислоту * (если, конечно, эти соединения содержались в исследуемом образце). При подкис- тенпи водного слоя 2 н. соляной кислотой может выделиться кар- боновая кислота, которую следует отделить (твердую — фильтро- фильтрованием, жидкую — экстрагированием эфиром) и высушить. Эфирный слой (I), из которого удалена карбоновая или суль- фокислота, экстрагируют 2 н. соляной кислотой, отделяют водный слой (оставшийся эфирный раствор II сохраняют) и подщелачи- подщелачивают его 2 н. раствором едкого натра. Если при этом выделяется масло или кристаллическое вещество, его дважды извлекают эфи- эфиром и высушивают экстракт плавленым сульфатом натрия в те- течение 10 мин. Остаток после испарения эфира на водяной бане должен быть веществом, обладающим основными свойствами. Эфирный раствор II должен содержать вещества нейтрального характера—углеводороды, простые эфиры, алкил- и арилгалоге- ннды, спирты, альдегиды, кетоны, амиды, нитрилы, сложные эфи- эфиры или нитросоединения. Если из эфирного раствора ничего не будет извлечено ни рас- раствором щелочи, ни кислотой, следовательно смесь содержит два нейтральных вещества. Если одним из них является карбонильное соединение, его можно выделить в виде бисульфитного производ- производного. Для этого готовят 40%-ный водный раствор метабисульфита натрия, добавляют к нему ]k объема этилового спирта и отфиль- отфильтровывают выделившийся осадок. К 12 мл фильтрата добавляют 4 г исследуемого образца, тщательно встряхивают и ставят реак- реакционную смесь на ледяную баню. Образовавшееся бисульфитное производное отфильтровывают (фильтрат сохраняют) и затем раз- разлагают осторожным нагреванием с избыточным количеством 2 н. раствора соды. Образующееся карбонильное соединение отгоняют с водяным паром и выделяют после обычной обработки в индиви- индивидуальном состоянии. В фильтрате, полученном после отделения бисульфитного про- производного, должны остаться другие вещества нейтрального харак- характера. Этот фильтрат исследуют методом тонкослойной хромато- хроматографии в незакрепленном слое окиси алюминия (см. стр. 31). Под- Подбор растворителей для хроматографии производится эмпирически последовательным применением все более полярных растворителем (петролейный эфир, бензол, диэтиловый эфир, хлороформ, ацетон, этилацетат, этанол, вода). Если величина Rf при применении од- одного из растворителей очень мала, а при использовании другого, напротив, очень велика, то берут смесь растворителей; в этом слу- случае желательно смешивать растворители, находящиеся по сосед- соседству в приведенном выше ряду (например, смесь петролейного Эфира и метанола). Следует, однако, отметить, что в некоторых случаях хорошее разделение наблюдается при добавлении к хлоро- хлороформу метанола в количестве 1,2—5%, хотя эти соединения нахо- Следует иметь в виду, что некоторые иитро- и галогенфенолы могут вы- выяснять угольную кислоту из ее солей (см. стр. 225). , 243
дятся в ряду не очень близко друг от друга. В целях углубления окраски появившихся на хроматограмме пятен пластинку поме- помещают на некоторое время в эксикатор (см. рис. 17), в нижней ча- части которого находится сосуд с несколькими кристалликами иода. Хроматографический метод дает возможность установить количе* ство компонентов в смеси и найти приемлемый способ их разделения. 2. Если оба компонента смеси растворимы в воде или нераство- нерастворимы в ней, пытаются осуществить разделение, используя различ- различную растворимость их в метиловом спирте (методика та же, что и при применении воды). Хорошие результаты и в этом случае мо- может дать применение хроматографии в незакрепленном тонком слое (см. стр. 31). В качестве адсорбента используют силикагель. Растворитель подбирают эмпирически, как это описано выше для случая, когда в качестве адсорбента применяется окись алюминия. Можно также применять хроматографию на бумаге (см. стр. 36). Если предполагают, что исследуемая смесь содержит полиол, углевод, соль карбоновой кислоты или соль органического основа- основания, то образец смеси обрабатывают 2 п. соляной кислотой. Вы- ?;авший при этом осадок тщательно отфильтровывают на воронке Бюхнера, промывают на фильтре водой и высушивают. Он может быть кислотой ароматического ряда; выпадение масла может явиться свидетельством того, что в смеси присутствовала алифа- алифатическая карбоновая кислота. Фильтрат может содержать раство- растворимый в воде полиол или сахар. Если при действии на исследуемую смесь 2 н. соляной кислоты выпадения твердого осадка или масла не наблюдается, раствор не- несколько раз экстрагируют эфиром и упаривают растворитель на водяной бане. Остаток может быть низшей жирной кислотой. Если в эфирной вытяжке из кислого раствора ничего не содержалось, к раствору добавляют 2 н. раствор едкого натра; при этом соль ор- органического основания, если она присутствовала, перейдет в сво- свободное основание, которое может быть извлечено эфиром и выде- выделено обычным образом. Оставшийся после экстрагирования эфи- эфиром водный слой может содержать как полнол, так и сахар,- наряду с хлоридом или сульфатом натрия. Удаление неорганиче- неорганических ионов можно осуществить с помощью ионообменных смол. После разделения смеси на компоненты производят очистку ка- каждого из них перекристаллизацией. Для этого подбирают подходя- подходящий растворитель (см. стр. 18). В пробирку вносят 5—50 мг ве- вещества и прибавляют по каплям небольшое количество раствори- растворителя так, чтобы твердое вещество было только слегка покрыто жидкостью, после чего осторожно встряхивают пробирку или пере- перемешивают содержимое ее тонкой стеклянной палочкой. Если веще- вещество при этом растворяется полностью, пробирку охлаждают в ле- ледяной воде и, потирая палочкой, стараются вызвать кристалли- кристаллизацию. Если она не наступает, раствор целесообразно охладить до — 70°С (охлаждающие смеси на основе твердой углекислоты) и снова попытаться вызвать кристаллизацию. 244 Если вещество не растворяется во взятом количестве раствори- растворителя даже при нагревании, то к нагретой смеси по каплям прибав- прибавляют растворитель, поддерживая слабое кипение его в пробирке. Как только все вещество растворится, пробирку охлаждают в бане со льдом или, в случае необходимости, до —70°С и потираиием стеклянной палочкой о стенки пробирки пытаются вызвать кристал- кристаллизацию. Если заметного растворения вещества не наблюдается даже в том случае, когда прибавлено пятнадцатикратное количе- количество растворителя, дальнейшее прибавление нецелесообразно и можно считать, что в данном растворителе оно нерастворимо. Для подбора наиболее подходящего растворителя рекомендует- рекомендуется испытывать их в следующем порядке: спирт, бензол, гептан, цик- логексан или петролейный эфир, хлороформ, ацетон, вода. В ряде случаев можно использовать метанол, диоксан, этилацетат, ацето- нитрил, нитрометан, диэтиловый эфир, четыреххлористый углерод, уксусную кислоту, пиридин. Иногда для перекристаллизации при- применяется смесь двух растворителей, в одном из которых вещество не растворяется совершенно, а в другом, наоборот, растворяется очень хорошо (в частности, водные растворы этанола, уксусной кислоты, диоксана). Если вещество растворяется в нескольких из приведенных выше веществ, то в качестве растворителя выбирают то из них, которое в этом ряду названо раньше остальных. Выделенные твердые вещества должны быть охарактеризованы температурами плавления. Жидкий образец. Несколько капель жидкости наносят на часо- часовое стекло и осторожно нагревают на электроплитке с закрытой, спиралью или на сетке. Это дает возможность установить, на- насколько вещество летуче и устойчиво к нагреванию. Если температура кипения жидкости не очень высока, имеет смысл дать ей испариться с часового стекла при комнатной темпе- температуре. Наличие кристаллического осадка на стекле после испаре- испарения жидкости является доказательством присутствия в контроль- контрольном образце растворенного твердого вещества. После того как установлено, что жидкость не разлагается при кипячении, определяют приближенно ее температуру кипения па методу Сиволобова (см. стр. 30). Если же жидкость разлагается при нагревании, то 3—5 капельег помещают в «палец» для высуши- высушивания (см. рис. 9), закрывают пробкой, создают вакуум (обычно 7—10 мм) и осторожно нагревают. При этом следует установить, не разлагается ли жидкость при кипячении в вакууме. Целесооб- Целесообразно испарить жидкость досуха, чтобы выяснить, не содержал ли образец нелетучие примеси. Поскольку до сих пор основным методом очистки жидких веществ является перегонка, описан- описанные выше^ опыты дадут возможность установить, каким способом и в какой аппаратуре необходимо перегонять или фракциони- фракционировать контрольную жидкость. Обычно разделение жидкой смеси- и очистку компонентов осуществляют с помощью фракциони- фракционированной перегонки (см. стр. 11). Если температуры кипения 245.
компонентов различаются менее чем на 20°С, то прибегают к пере- перегонке на колонке. Если исследуемая смесь является раствором твердого вещества в жидкости, ее легко разделить на компоненты отгонкой жидкости. При этом необходимо вести отгонку на бане, избегая перегрева и возможного последующего разложения остатка. Если содержа- содержащееся в растворе твердое вещество обладает повышенной лету- летучестью (например, хинон и нафталин), то для окончательной очистки жидкости может потребоваться дополнительное фракцио- фракционирование. Жидкую смесь, которую нельзя разделить перегонкой, исследуют в том же порядке, как и твердую смесь *. В ряде случаев ни один из рассмотренных выше методов очистки индивидуального вещества или разделения смеси не дает желаемых результатов. Тогда возникает необходимость применять более сложные приемы. Часто затруднения бывают связаны с отсут- отсутствием подходящего растворителя для перекристаллизации или с невозможностью перегнать вещество в обычно применяемой аппа- аппаратуре. Некоторые контрольные вещества либо термически неустой- неустойчивы, либо легко окисляются кислородом воздуха и при работе с ними приходится пользоваться специальными приемами. Для полученных чистых жидких веществ должны быть опреде- определены температуры кипения, показатели лучепреломления и плот- плотность (см. стр. 12 ел.). Для каждого из них должны быть вычислены молекулярные рефракции (см. стр. 17). ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРОЕНИЯ ВЫДЕЛЕННЫХ СОЕДИНЕНИИ После того как студент очистит данное ему полифункциональ- полифункциональное контрольное вещество или выделит в индивидуальном состоя- состоянии компоненты бинарной смеси, он получает от преподавателя 14К-, УФ- и ПМР-спектры соответствующих соединений (все или, если этого достаточно, один или два из них). На основании анализа этих спектров студент составляет себе представление о строении данных ему веществ и в случае, если его выводы оказываются пра- правильными, получает функциональные производные (согласно опи- описанным выше прописям) и тем самым окончательно доказывает строение данных ему контрольных соединений. Рассмотрение конкретных примеров выходит за рамки настоя- настоящего руководства. Соответствующий материал имеется в учебной литературе **. * Эффективным методом анализа смесей не слишком высококип