شیمی کاربردی و آزمایشگاه

سنتز استیل سالیسیلیک اسید (آسپرین)

بوسیله استیله کردن عامل OH در سالیسیلیک اسید براحتی میتوان آسپرین تهیه کرد. این کار به روشهای متفاوتی امکان پذیر است. یکی از این روشها استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی میباشد که با توجه به نقش کاتالیستی اسید معمولا در حضور استیک اسید یا سولفوریک اسید انجام میشود.

 روش مورد بحث دیگر استفاده از استیل کلرید در حضور پیریدین میباشد.

بخش عملی

الف) سنتز آسپرین با استفاده از استیک انیدرید:

در یک ارلن 250 میلی لیتری 6 گرم سالیسیلیک اسید را با 9 میلی لیتر استیک انیدرید مخلوط کنید و 4-3 قطره سولفوریک اسید غلیظ به آن اضافه کنید. مخلوط واکنش را ضمن هم زدن در یک حمام آب به مدت 15 دقیقه در دمای 60 درجه سانتیگراد حرارت دهید. آن را سرد کرده و در یک بشر حاوی 100 میلی لیتر آب سرد همراه با هم زدن بریزید. رسوب را با کمک قیف بوخنر صاف کرده و با آب سرد بشویید. پس از خشک کردن راندمان و نقطه ذوب را تعیین کنید.

برای خالص سازی کامل میتوان بر روی محصول در حلال بنزن تبلور مجدد انجام داد. برای این کار، آب حلال مناسبی نمیباشد. پس از تبلور مجدد راندمان و نقطه ذوب را محاسبه نموده و با مرحله قبل مقایسه کنید.

ب) سنتز آسپرین با استفاده از استیل کلراید:

در یک ارلن 250 میلی لیتری 6 گرم سالیسیلیک اسید را در 5 میلی لیتر پیریدین حل کنید. ارلن را در حمام یخ بگذارید و 5 میلی لیتر استیل کلرید را از داخل یک قیف جدا کننده قطره قطره و همراه با بهم زدن شدید به محلول داخل ارلن اضافه کنید. پس از اتمام افزایش، مخلوط واکنش را در یک حمام آب به مدت 5 دقیقه گرم کنید و سپس سرد نمائید. هنگام سرد کردن یک جسم نیمه جامدی تشکیل میگردد که حدود 60 میلی لیتر آب سرد و چند تکه یخ به آن اضافه کنید و مخلوط را به هم بزنید. کریستالها را با قیف بوخنر صاف کرده و با آب سرد بشویید و سپس خشک کنید. نقطه ذوب و راندمان را محاسبه کرده و بروش قبلی خالص کنید.

تهیه آب اکسیژنه (H₂O₂)

روش 1)

مواد لازم: باریم پراکسید، سولفوریک اسید 20%، باریم کربنات، یخ

روش کار: درون یک ارلن کوچک 25 میلی لیتر سولفوریک اسید 20% ریخته و پس از سرد کردن (ارلن را درون آب یخ قرار دهید) به تدریج 5 گرم BaO₂ به آن اضافه کنید (ارلن همچنان درون آب یخ باشد) در این حالت باریم سولفات ته نشین میشود. سپس به آن حدود یک گرم BaCO₃ جامد اضافه نموده، رسوب را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه میباشد.

روش 2)

مواد لازم: باریم پراکسید، سولفوریک اسید

روش کار: 30 گرم باریم پراکسید را در یک بشر با کمی آب به صورت خمیر در آورید. در یک ارلن 60 میلی لیتر سولفوریک اسید 4 نرمال بریزید و آنرا در یک تشت آب – یخ قرار دهید تا کاملا سرد شود. سپس به تدریج خمیر باریم پر اکسید را به آن اضافه کنید و بهم بزنید. پس از تمام شدن باریم پر اکسید رسوب را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.

روش 3)

مواد لازم: باریم پراکسید، کپسول گاز CO₂

روش کار: 10 گرم باریم پراسید را داخل ارلن در آب یخ به صورت معلق در آورید و به آن مقدار کافی گاز کربن دی اکسید وارد کنید. رسوب را با صاف کردن از آب اکسیژنه جدا کنید.

روش 4)

مواد لازم: فسفریک اسید، سدیم پراکسید

روش کار: در یک لوله آزمایش مقدار 10 میلی لیتر فسفریک اسید بریزید و آنرا در ظرف آب یخ نگهدارید. پس از سرد شدن به آن مقدار کمی سدیم پراکسید اضافه کنید.

روش 5)

مواد لازم: سدیم دی هیدروژن ارتو فسفات، سدیم  پراکسید، سدیم هیدروکسید، فسفریک اسید، یخ

روش کار: محلولی از 5 گرم سود در 40 میلی لیتر آب مقطر تهیه کنید. به محلول فوق 8 میلی لیتر ارتو فسفریک اسید اضافه کنید. مخلوط را پس از به هم زدن در آب یخ سرد نمائید. این واکنش منجر به سدیم دی هیدروژن فسفات میشود.

2/2 گرم سدیم پر اکسید پودر شده را به محلول سیر شده سدیم دی هیدروژن ارتو فسفات به تدریج ضمن سرد کردن و به هم زدن به وسیله یک میله شیشه ای، اضافه نمایید. (چنانچه درجه حرارت محیط زیاد پایین باشد بلورهای دی سدیم هیدروژن ارتو فسفات 12 آبه با قدری یخ متبلور میشود.)

درجه حرارت محیط را به (1-) درجه سانتیگراد زیر صفر برسانید و رسوب تولید شده را صاف کنید. محلول زیر صافی آب اکسیژنه است.

سنتز بنزوپیناکول (یک واکنش فتوشیمیایی)

واکنشهای فتوشیمیائی مربوط به مولکولهایی است که با انرژی زیادی برانگیخته میشوند و روشهای سنتزی دیگر برای آنها مشکل است. از انواع واکنشهای فتوشیمیایی میتوان دیمر شدن، فتوایزومریزه شدن، اکسایش و کاهش را نام برد.

احیاء فتوشیمیایی بنزوفنون یکی از قدیمی ترین واکنشهای شناخته شده میباشد. بدین صورت که در حضور یک حلال پروتون دهنده مثل 2-پروپانل و نور ماوراء بنفش (hν)، یک محصول دیمر نامحلول به نام بنزوپیناکول تشکیل میدهد.

روش کار

در یک لوله آزمایش خشک به ابعاد 150 * 18 میلی متری 1 گرم بنزوفنون ریخته و آنرا با حدود 8 میلی لیتر ایزوپروپانل در حرارت ملایم حل کنید. سپس یک قطره استیک اسید گلاسیال اضافه کرده و تا سر لوله را با ایزوپروپانول پر کنید. درب لوله را با یک چوب پنبه ببندید بطوریکه هوای داخل آن به طور کامل خارج شود. چوب پنبه را با یک نوار پلاستیکی به طور کامل ببندید (نباید هوا داخل لوله باشد زیرا اکسیژن هوا با رادیکالها واکنش داده و واکنش اصلی را متوقف میکند).

لوله را در یک بشر کوچک پشت پنجره آزمایشگاه در معرض نور خورشید قرار دهید. پس از یک هفته واکنش کامل شده و بلورهای زیادی تشکیل میشود. بلورهای تشکیل شده را صاف کنید و پس از خشک کردن نقطه ذوب آنرا تعیین نمایید. راندمان واکنش در شرایط مناسب حد اقل 90% است.

مکانیسم

تهیه سیکلوهگزن

یکی از روشهای تهیه ترکیبات سیر شده آبگیری از الکلها در مجاورت یک اسید معدنی مثل اسید سولفوریک است. مکانیسم این واکنش در سه مرحله صورت میگیرد.

1- انتقال یک پروتون از اسید به الکل و تشکیل الکل پروتونه

2- جدا شدن یک مولکول آب و بوجود آمدن یون کربونیوم

3- خروج یک پروتون از یون کربونیوم و تشکیل آلکن

روش کار:

50 گرم سیکلوهگزانول را در یک بالن 250 میلی لیتری دو دهانه که مجهز به یک مبرد برگشتی و یک ترمومتر است ریخته و 3 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ را کم کم و در حال به هم زدن به آن اضافه کنید. آنگاه چند عدد سنگ جوش ریخته و بالن را به مدت نیم ساعت رفلاکس کنید و بگذارید تا محلول خنک شود. (دقت کنید در مدت عمل رفلاکس دما نباید بیش از 90 درجه بشود.)

حال محصول را در یک قیف جدا کننده ریخته و به آن 12 میلی لیتر محلول اشباع نمک طعام و 10 میلی لیتر محلول کربنات سدیم 10 درصد اضافه میکنیم. (برای خنثی سازی اسید اضافی). محتوی قیف جدا کننده را به شدت به هم بزنید و بعد فاز آبی را دور بریزید و به فاز آلی آب مقطر افزوده خوب به هم بزنید و پس از جدا شدن دو فاز، فاز آبی را دور بریزید و فاز آلی را به یک بشر خشک منتقل کرده و به آن 2 الی 4 گرم کلرید کلسیم اضافه کنید تا آب اضافی محلول آلی را جذب کند. بعد از حدود 20 دقیقه آنرا صاف کنید.

حال محلول را تقطیر ساده کنید و جسمی که در دمای حدود 80 الی 85 جدا میشود سیکلو هگزن میباشد.

مکانیسم: