- 21 Ноя 2023
- 442
- 244
Введение.
Процесс очистки бисульфита фенилпропанона - важнейший этап в производстве высококачественных химических веществ, поскольку примеси могут нарушить целостность конечного продукта. В этой статье мы рассмотрим теорию и практические шаги, связанные с очисткой бисульфита. Эксперимент по очистке включает в себя ряд четко определенных этапов, начиная с приготовления бисульфита натрия и заканчивая проверкой растворимости производного бисульфита фенилпропанона в различных растворителях. К концу этой статьи вы получите исчерпывающие знания о процессе очистки бисульфита, включая этапы проверки, испытания и методы, используемые для получения высокочистого конечного продукта.Теория бисульфитной очистки.
Теория бисульфитной очистки кетонов связана с их физическим превращением после образования бисульфитного аддукта. Бисульфитный аддукт кетона переходит в твердую форму, которую можно отмыть от примесей. Альдегиды реагируют с бисульфитом натрия (гидрогенсульфитом натрия), давая продукты присоединения. Кетоны, за исключением метилкетонов, не реагируют с бисульфитом натрия из-за стерических препятствий (вытеснения).
Вам нужно зарегистрироваться, чтобы просматривать изображения.
Механизм.
Процедура довольно проста: образовавшийся аддукт бисульфита натрия отфильтровывают и промывают растворителем, который не удаляет этот аддукт, а растворяет примеси. После этой процедуры твердый аддукт превращается обратно в кетоновую форму путем добавления карбоната натрия и отделяется от воды.
Вам нужно зарегистрироваться, чтобы просматривать изображения.
Синтез бисульфитного аддукта фенилпропанона натрия.
Вам нужно зарегистрироваться, чтобы просматривать изображения.
Превращение аддукта фенилпропанона с бисульфитом натрия в чистый фенилпропанон.
Пошаговые эксперименты.
В следующем эксперименте мы возьмем фенилацетон в качестве примера для очистки бисульфитом натрия. Загрязненный фенилацетон подвергается следующим процедурам:1. Тесты: рефрактометрия, TLC и определение температуры кипения, которые показывают, что исследуемое вещество достаточно загрязнено;
2. Приготовление бисульфита натрия;
3. Образование бисульфитного производного фенилпропанона;
4. Проверка растворимости производного бисульфита фенилпропанона
5. Промывка бисульфитного производного фенилпропанона и паровая дистилляция фенилпропанона.
6. Тесты: рефрактометрия и TLC;
Тесты.
Следующие тесты проводятся для определения степени чистоты фенипактона, который был взят для очистки. Эти процедуры не являются обязательными и приводятся в демонстрационных целях.Приготовление бисульфита натрия.
Внимание! С диоксидом серы необходимо работать под вытяжкой с поглотителями. Противогаза недостаточно по соображениям безопасности.1. сульфит натрия Na2SO3 29 г (в плоскодонной колбе), серная кислота H2SO4 (концентрация 16%) - в левом стакане, дистиллированная вода 150 мл, бикарбонат натрия NaHCO3 23,4 г.
Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2
SO2 + NaHCO3 = NaHSO3 + CO2
Примечание: Растворимость NaHCO3 в воде 9,59 г/100 мл. Растворимость NaHSO3 в воде 28-29 г/100 мл.
2. Бикарбонат натрия смешивается с водой.
Примечание: Слабощелочной pH.
3. В стакан помещается якорь магнитной мешалки. Мешалка включается.
4. В колбу газогенератора с сульфитом натрия наливают раствор серной кислоты. В стакан с раствором бикарбоната натрия при перемешивании начинают выделять сернистый газ (SO2).
5. Бикарбонат натрия постепенно растворяется с выделением CO2. По мере растворения бикарбоната натрия RM (реакционная смесь) становится прозрачной.
6. Диоксид серы пропускают через раствор бикарбоната натрия до полного растворения. Раствор должен стать прозрачным, с желтоватым оттенком. Полученный раствор бисульфита натрия должен иметь нейтральный pH.
Примечание: Лакмусовая бумажка не должна показывать даже слабощелочной pH. Диоксид серы обладает обесцвечивающим эффектом. Таким образом, лакмусовая бумага не будет абсолютным индикатором и может показать неверный нейтральный pH. Гарантией того, что весь бикарбонат натрия прореагировал, может служить резкий запах диоксида серы. Избыток диоксида серы будет испаряться при выпаривании RM.
7. Расчетный выход NaHSO3 составляет 29 г в растворе. Это для 37,5 г чистого P2P. После синтеза раствора бисульфита натрия необходимо провести реакцию в пробирке для проверки его взаимодействия с P2P.
8. В пробирку наливают 0,5 мл P2P. Затем в эту пробирку с помощью пипетки помещают 0,5 мл бисульфита. Перемешивайте содержимое пробирки в течение 30-60 с.
Примечание: видно, что со свежеприобретенным бисульфитом натрия реакция протекает отрицательно. Кристаллизации не происходит, а растворы разделяются на слои. В этом случае раствор бисульфита натрия необходимо концентрировать выпариванием до появления первых кристаллов.
9. Повторите реакцию в пробирке и смешайте P2P 0,5 мл + раствор бисульфита натрия 0,5 мл. Перемешивайте смесь в течение 30 секунд.
Примечание: Повторная реакция с P2P прошла успешно и дала полную кристаллизацию, что позволяет получить бисульфитное производное P2P.
P2P Синтез бисульфитных производных.
10. К полученному раствору приливают 45-50 мл P2P, насыщенного бисульфитом натрия (в соотношении 1:1).11. Реагенты перемешивают до кристаллизации.
Растворимость бисульфитного производного P2P в различных растворителях
Эта процедура проводится для определения растворителя, который подходит для омыления бисульфитного аддукта фенилацетона. Необходимо найти растворитель, который не будет растворять данное производное и растворит его примеси. Данных о его растворимости в открытом источнике нет, поэтому мы провели этот эксперимент. Если вы работаете с фенилацетоном, вам не нужно повторять этот шаг.
12. Те же образцы бисульфитного производного P2P помещают в пробирки
13. Затем в каждую пробирку поочередно добавляют по 1-2 мл растворителей.
Пробирка № 1. Растворитель - дистиллированная вода. Реакция - хорошо растворимая.
Пробирка № 2. Растворитель - безводный ацетон. Реакция - частично растворима.
Пробирка №3. Растворитель - IPA. Реакция - относительно нерастворима.
Пробирка №4. Растворитель - бутанол. Реакция - нерастворима.
Пробирка №5. Растворитель - DCM. Реакция - растворима.
Пробирка №6. Растворитель - толуол. Реакция - растворима.
Пробирка №7. Растворитель - диэтиловый эфир. Реакция - нерастворима.
Примечание: Исходя из полученных данных, бисульфитное производное P2P можно промывать следующими растворителями: IPA, бутанол, диэтиловый эфир. В нашем случае был выбран IPA.
Омыление бисульфитного производного P2P, разложение карбонатом калия и паровая дистилляция P2P.
14. Бисульфитное производное P2P по консистенции напоминает густое масло. Бисульфитное производное P2P промывают IPA с помощью вакуумной фильтрации через воронку Шотта.
Вам нужно зарегистрироваться, чтобы просматривать изображения.
Промывка бисульфитного производного P2P.
15. Затем, без предварительной сушки, бисульфитное производное P2P помещают в круглодонную колбу для паровой дистилляции.
16. В колбу наливают водный раствор карбоната калия. Раствор карбоната калия добавляют из расчета, что на 79 г бисульфитного производного P2P необходимо 50 г K2CO3. Содержимое тщательно перемешивают.
17. Колбу для перегонки равномерно нагревают.
18. Чистый P2P конденсируется с H2O в конденсаторе и собирается в приемную колбу. Паровую дистилляцию P2P проводят до тех пор, пока не закончатся маслянистые капли, стекающие в приемную колбу.
Отделение P2P от воды.
19. Содержимое приемной колбы переливают в делительную воронку и полностью разделяют слои.20. Нижний слой аккуратно сливают в емкость с силикагелем 1,5 г. Его оставляют для адсорбции остатков влаги.
Примечание: Возможные потери P2P: потери на определение растворимости бисульфитного производного P2P; остаток в виде эмульсии в воде и в перегонной колбе. Масса чистого P2P составляет 19,15 г.
Вам нужно зарегистрироваться, чтобы просматривать изображения.
Разделение фенилпропанона с водой.
Рефрактометрия полученного Р2Р.
Показатель преломления, определенный на приборе nD=1,5111. Этот показатель соответствует литературным данным для фенилацетона в пределах погрешности, которая составляет 1,5107.Тонкослойная хроматография (ТСХ) P2P.
Эта процедура проводится для подтверждения результатов рефракционного анализа и сравнения с TLC-анализом грязного фенилацетона.Процедура.
1. Раствор P2P в DCM (1:1): P2P 0,5 мл + DCM 0,5 мл. Смесь растворителей этанол 88% + DCM (1:1). Пластины Merck Millipore TLC Silica gel 60 F254. Капиллярная пипетка Пастера.
2. Проявители: УФ-254 лампа и водный щелочной раствор нитропруссида натрия.
3. Раствор P2P точечно наносится на пластину TLC. Его наносят многократно по мере выпаривания DCM.
4. Край TLC-пластины с образцом погружают в смесь растворителей. Важно, чтобы пятно образца находилось выше уровня растворителя.
5. Растворителем пропитывают две трети пластины TLC.
6. Затем пластинку вынимают из растворителя и сушат в подвешенном состоянии на воздухе.
На развернутой хроматограмме четко видно присутствие только одного вещества. Проявление нитропруссида натрия щелочным раствором подтвердило наличие только P2P.