Посуда, приборы, реактивы:
Штатив с пробирками;
Фенол, гидрохинон, резорцин;
Раствор хлорида железа (III);
Бромная вода.
1) В три пробирки наливают по 2-3 мл разбавленных растворов фенола, резорцина, гидрохинона. В каждую пробирку добавляют по 1-2 капли 3%-ного раствора хлорида железа (III).
Фенолы, как и другие енолы, дают характерную качественную реакцию с хлоридом железа (III).
Отметьте визуально цвет появившегося характерного окрашивания соответствующих фенолов.
Реакция фенолов с хлоридом железа (III) является качественной реакцией.
2) В пробирку наливают 3 мл раствора фенола и добавляют при постоянном взбалтывании бромную воду.
Реакция бромирования – является качественной реакцией на фенолы.
Запишите соответствующие уравнения реакций, указав наблюдаемые эффекты в представленных реакциях.
Вопросы к защите лабораторной работы
«Синтез п -бензохинона»
1. Ароматические углеводороды. Критерии ароматичности. Сформулируйте правило ароматичности Хюккеля. Приведите примеры ароматических и неароматических соединений.
2. Рассмотрите электронное строение молекулы фенола и фенолят-аниона. Сравните их. Приведите резонансные структуры.
3. Приведите примеры активирующих и дезактивирующих бензольное кольцо заместителей с указанием эффектов, которыми они обладают. Приведите резонансные структуры.
4. Объясните почему нитро-группа в ароматическом кольце является мета -ориентантом, а метокси-группа орто- и пара-?
5. Рассмотрите особенности строения пара -бензохинона. Как отражается сопряжение на длине углерод-углеродной связи в этом соединении?
6. С помощью каких реакций можно отличить гексан, гексен и бензол?
7. Сравните механизмы реакции бромирования этилена и бензола. На какой стадии между ними наблюдается различие?
8. Приведите схему синтеза бензола и толуола, используя в качестве исходных соединений только неорганические вещества.
9. Напишите уравнения реакция окисления хромовой смесью следующих ароматических углеводородов: 1) пропилбензола; 2) втор -бутилбензола; 3) изо- бутилбензола; 4) бензола; 5) толуола.
Практическая часть 3
Синтез флуоресцеина
Посуда, приборы, реактивы:
Химические стаканы;
Фарфоровая ступка с пестиком;
Фарфоровая чашка;
Стеклянная палочка;
Песчаная баня;
Химический штатив;
Термометр;
Фталевый ангидрид – 1,5 г (0,01 моль);
Резорцин – 2,3 г (0,02 моль);
Хлорид цинка – 1 г (0,007 моль);
Соляная кислота (3%);
Вода дистиллированная;
Колба Бунзена;
Фильтр Шотта;
Электрическая плитка, асбест.
Ход работы
На лабораторный стол устанавливают штатив с электрической плиткой и песчаной баней. В лапке штативе аккуратно закрепляют термометр таким образом, чтобы ртутный шарик был погружен в песок.
В химическом стакане взвешивают 1,5 г (0,01 моль) фталевого ангидрида, в другом стакане – 2,3 г (0,02 моль) резорцина. Содержимое двух стаканов переносят в фарфоровую ступку и измельчают пестиком смесь компонентов. Смесь из ступки аккуратно переносят в фарфоровую чашку.
Полученную смесь нагревают на песчаной бане до 170-180 °С. Когда смесь расплавится, в нее при перемешивании стеклянной палочкой вносят 1 г (0,007 моль) хлорида цинка.
СЛЕДИТЕ ЗА ТЕМПЕРАТУРОЙ БАНИ!!!
Температура бани не должна подниматься выше 210 °С. Нагревание продолжают до тех пор, пока образовавшаяся масса не станет абсолютно твердой (для этого потребуется 1 – 1,5 часа).
Полученный плав в фарфоровой чашке размельчают палочкой или острым предметом (гвоздь, металлический шпатель). К размельченному плаву добавляют 20 мл 3%-ной соляной кислоты, и кипятят в течение 10 минут.
Образующийся флуоресцеин отфильтровывают на фильтре Шотта, промывают дистиллированной водой до тех пор, пока фильтрат не перестанет показывать кислую реакцию (ориентировочно 150-200 мл, контроль по универсальной индикаторной бумаге). Отфильтрованный флуоресцеин переносят в тарированную бумажную коробочку и сушат.
Рассчитывают выход флуоресцеина на следующем занятии.
Несколько крупинок полученного продукта растворяют в воде и добавляют 2 капли концентрированного аммиака. Наблюдают интенсивную флуоресценцию полученного раствора.
Вопросы к защите лабораторной работы
«Синтез флуоресцеина»
1. Рассмотрите механизм реакции электрофильного замещения в ароматических системах на примере фенола.
2. Расположение представленные соединения в порядке ослабления реакционной способности в реакциях SE Ar. Дайте объяснение.
1) хлорбензол, нитробензол, анилин;
2) метилфенилкетон, цианобензол, фенол, бензойная кислота;
3) толуол, трихлортолуол, бромбензол, метоксибензол;
4) резорцин, м -метилфенол, м -динитробензол, м -дихлорбензол;
5) бензол-1,3-дисульфокислота, 1-гидрокси-4-бензолсульфокислота, бензолсульфокислота, меркаптобензол;
3. Объясните, почему галогены, дезактивирующие ароматическое кольцо в реакциях электрофильного замещения, относятся к орто- и пара -ориентантам. Рассмотрите механизм реакции электрофильного замещения на примере хлорбензола. Приведите предельные структуры всех σ-комплексов. Сравните их устойчивость.
4. Укажите, в каких из следующих соединений наблюдается согласованная, а в каких несогласованная ориентация заместителей: 1) пара -дихлорбензол; 2) мета ‑нитробромбензол; 3) мета -нитробензолсульфокислота; 4) пара -хлорметоксибензол; 5) мета -бензолдикарбоновая кислота.
5. Напишите уравнения реакций ацилирования фенола и резорцина с помощью уксусного ангидрида, а также хлористого ацетила.
6. Какие вещества преимущественно образуются при мононитровании: 1) мета -нитротолуола; 2) пара -хлортолуола; 3) пара -фенолсульфокислоты.
7. В каком порядке необходимо вводить заместители, чтобы получить из бензола: 1) 2,4-динитротолуол; 2) орто -хлорбензойную кислоту.