Thí nghiệm hóa hữu cơ - Bài 3: Phản ứng Sunfo hóa - Tổng hợp Acid Sunfanilic

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG THÍ NGHIỆM HÓA HỬU CƠ BÀI 3: PHẢN ỨNG SUNFO HÓA – TỔNG HỢP ACID SUNFANILIC Người hướng dẫn : ThS. TRẦN HOÀI KHANG Người thực hiện: NGÔ DANH NHÂN – 61502174 NGUYỄN THỊ DIỄM SƯƠNG – 61502044 LÊ THỊ HỒNG NHUNG – 61502029 NHÓM: C2-04 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017 I/ Tổng quan Chất tham gia phản ứng – Sản phẩm Khối lượng phân tử (g/mol) Nhiệt độ sôi ( Nhiệt độ nóng chảy ( ) Tỷ trọng (g/ml) Lý tính Anilin 93 184,4 -6,15 1,022 Là chất lỏng không màu có mùi đặt trưng- khi mới chưng cất rồi chuyễn sang và đỏ nâu trong không khí và ánh sáng. Tan tốt trong dietyete và benzen, tan ít trong nước. H2SO4đđ 98,073 338 1,84 Là acid mạnh không mùi, không màu không bay hơi – tỏa nhiệt mạnh tác dụng với nước. NaOH 39,996 1390 318 2,1 Dung dịch không màu có tính kiềm mạnh gây ăn mòn cao. Acid Sunfanilic (acid p- aminobenzen sunfonic 173 Phân hủy (280-300) 1,18 Tinh thể không màu mất nước ở nhiệt độ cao hơn 100 độ tan 1,1g/100g nước lạnh; 6,7g/100g nước nóng, không ăn mòn. Than hoạt tính Không độc II/ Hóa chất và thiết bị 1. Hóa chất Cho 9 ml Anilin (mới cất lại) , 18 ml H2SO4đđ , 4 ml NaOH 2N, 1g than hoạt tính. 2. Thiết bị + Bình cầu hai cổ 100ml + Nhiệt kế 300 + Sinh hàn ruột bầu + Dụng cụ hổ trợ đun hoàn lưu (bếp, ống dẩn nước,..) + Dụng cụ lọc chân không + Nước đá III/ Thực nghiệm 9ml Anilin 18ml H2SO4 Lắc đều Đun hoàn lưu Để nguội Kết tinh Lọc chân không Hút khô Hòa tan với nước sôi Đun sôi Lọc nóng Bình đặt trong thau chứa nước lạnh – trong tủ hood Nhiệt độ 185 - 190 trong 2 giờ Thử phản ứng kết thúc bằng NaOH 2N 70-90 Kết tinh bằng 100g nước đá – khuấy đều hổn hợp Để yên 5-6 phút Rửa sản phẩm thô bằng nước 150-200ml nước sôi Cho 1g than hoạt tính Đun nóng 4-5 phút Rửa với nước lạnh - Ta dùng tác nhân sunfo hóa H2SO4 đđ để làm tăng hiệu suất phản ứng thuận nghịch. Khi cho acid vào bình chứa 9ml Anilin thì ta phải để bình vào trong thau nước và trong tủ hood vì phản ứng sinh ra nhiệt lớn và khí, xuất hiện kết tủa là Anilin sunfat và khói trắng là khí H2SO4 . - Sau khi cho xong hết 18ml H2SO4 thì ta tiến hành thí nghiệm lắp ráp ống sinh hàn và nhiệt kế (bầu thủy ngân vào bình cầu vào chìm trong hổn hợp phản ứng). Vì khi tiến hành thí nghiệm Anilin sẻ bị bay hơi ở nhiệt độ 184 trong khi đun hoàn lưu hổn hợp ở nhiệt độ 185 - 190 trong 2 giờ. Chính vì thế ta sử dụng ống sinh hàn để thu lại Anilin. Acid sunfanilic còn gọi là acid p-aminobenzensunfonic cần điều chế ở nhiệt độ trên để tránh tao sản phẩm phụ o- aminbenzensunfonic (60 ). Hút khô Acid Sunfanilic + Anilin tạo muối sunfat với acid sunfuric và được sunfo hóa ở nhiệt độ 185- 190 thành acid sunfanilic: - Trong quá trình trên ta thử xem phản ứng kết thúc chưa bằng cách lấy mẩu hổn hợp (1-2 giọt) hòa tan với 3-4ml NaOH 2N . Ta thử đến khi dung dịch trong, ngừng đun để hổn hợp nguội, nguyên nhân của điều này là do nhóm – SO3H là một nhóm chức có tính acid mạnh hòa tan với NaOH . - Sau khi phản ứng kết thúc ta đẻ nguội phản ứng đến 70- 90 , chuẩn bị kết tinh acid – Ta đổ hổn hợp vào cốc 500ml có sẳn chứa 100g nước đá rồi khuấy đều, để yên hổn hợp đợi acid Sunfanilic kết tinh. Ta cho nước đá vào hổn hợp nhằm tránh phản ứng tách HSO3 - tạo các chất ban đầu. - Lọc chân không và rửa sản phẩm bằng nước đẻ sản phẩm được hút khô. - Cho sản phẩm thô vào cốc chứa 500ml hòa tan với khoảng 150-200 ml nước nóng, đun sôi hổn hợp khoảng 4-5 phút – cho 1g than hoạt tính vào hổn hợp nóng. - Lọc nóng hổn hợp – do các chất trong hổn hợp tan trong nước nóng và sẻ kết tinh lại khi nhiệt độ giảm IV/ Kết quả và bàn luận - Qua các bước thí nghiệm trên ta thu được 8.65g Acid Sunfanilic, acid dùng làm các dung môi phản ứng hửu cơ và chất xúc tác. - Cơ chế phản ứng – phản ứng sunfo hóa hidrocacbon thơm theo cơ chế ái điện tử, là quá trình thuận nghịch sinh ra nước. - Phản ứng sunfo hóa Anilin – nguyên tử hidro của vòng thơm được thay thế bằng nhóm – SO3H. Trong đó tác nhân ái điện tử cation SO3H + tấn công vào vòng benzen tạo sản phẩm Acid Sunfanilic. Hiệu suất: VAnilin= 9 ml ; d=1.022g/ml  mAnilin = 9.198 g ; nAnilin= = = 0.0989 mol nAcid Sunfanilic = nAnilin= 0.0989 mol  mAcid Sunfanilic =0.0989*173= 17.11 g H= *100=50,55% - Các yếu tố dẩn đến hiệu suất thấp là do trong quá trình làm hiệu chỉnh nhiệt độ vượt quá 200 và do sinh ra sản phẩm phụ quá nhiều.