به درخواست خانم مريم سروش
لطفا گزارشكار كار آلي سنتز بنزوئين را برام ارسال كنيد.ممنون
سنتز بنزوئین: بنزویین دارای فرمول شیمیایی C۶H۵-CO-CHOH-C۶H۵ میباشد.
بنزویین یا ۲-هیدروکسی-۲- فنیل استو فنون یا دزیل الکل desyl alcohol یا کافور روغن بادام تلخیک ترکیب آلی شامل یک پل اتیلنی است که طرفین آن دو گروه فنیل قرار گرفته و داراییک گروه عاملی الکلی و یک گروه عاملی کتونی میباشد. بنزویین به صورت کریستالهایسفید با بوی ضعیفی از کافور میباشد. بنزویین از بنزآلدهید در بنزویین غلیظ ساخته میشود.
کاربردهای اصلی ان عبارتند از:
فوتوکاتالیزگر یا کاتالیزگر نوری درواکنشهای فوتوپلیمریزاسیون و یک آغازکنندهٔ نوری photoinitiator.
مادهٔ خامبرای بنزیل بوسیلهٔ اکسیداسیون آلی توسط نیتریک اسید یا oxone.
بنزویین یک جزءاصلی رزین بنزویین بدست آمده از درخت بنزویین یا styrax نمیباشد. جزء اصلی اینماده بنزوییک اسید میباشد.
به درخواست خانم مريم سروش
لطفا گزارشكار كار آلي سنتز بنزوئين را برام ارسال كنيد.ممنون
سنتز بنزوئین :
بنزویین دارای فرمول شیمیایی C6H5-CO-CHOH-C6H5 می باشد.
بنزویین یا 2-هیدروکسی-2- فنیل استو فنون یا دزیل الکل desyl alcohol یا کافور روغن بادام تلخیک ترکیب آلی شامل یک پل اتیلنی است که طرفین آن دو گروه فنیل قرار گرفته و داراییک گروه عاملی الکلی و یک گروه عاملی کتونی می باشد. بنزویین به صورت کریستالهایسفید با بوی ضعیفی از کافور می باشد. بنزویین از بنزآلدهید در بنزویین غلیظ ساخته می شود.
کاربردهای اصلی ان عبارتند از:
فوتوکاتالیزگر یا کاتالیزگر نوری درواکنشهای فوتوپلیمریزاسیون و یک آغازکننده ی نوری photoinitiator.
ماده ی خامبرای بنزیل بوسیله ی اکسیداسیون آلی توسط نیتریک اسید یا oxone.
بنزویین یک جزءاصلی رزین بنزویین بدست آمده از درخت بنزویین یا styrax نمی باشد. جزء اصلی اینماده بنزوییک اسید می باشد.
اگر آلدهیدهای آروماتیک مثل بنزآلدهید را در حضور کاتالیزور سیانید سدیم حرارت دهیم تراکم بنزوئین صورت می گیرد
مکانیسم این واکنش در ابتدا شامل افزایش نوکلئوفیلی یون سیانید به کربونیل بنزآلدهید است
یون سیانید در نقش کاتالیزور می باشد
اگر دو آلدهید متفاوت در محیط حضور داشته باشند یون سیانید ابتدا به آلدهیدی اضافه می شود که در موقعیت ارتو یا پارا گروه الکترون دهنده داشته باشد
در استیله کردن آنیلین، برای محافظت آریل آمین های نوع اول و دوم آنها را به مشتقات استیل تبدیل می کنند تا از اکسیداسیون توام با تجزیه آنها کاسته شده و فعالیت شدید آنها را نسبت به واکنش های استخلافی الکتروفیلی کم نماید .
آریل آمینها و آلیفاتیک آمینها را می توان توسط حرارت دادن آمین آمین مورد نظر با اسید استیک گلاسیال و انیدرید استیک یا استیل کلرید در شرایطی که بتوان آب ایجاد شده را حذف کرد استیله نمود.
گروه آمینی را در پایان مراحل تهیه می توان توسط هیدرولیز با اسید ها یا بازها باز یابی کرد.
اگر درجه حرارت و زمان واکنش استیلاسیون آمین های نوع اول با انیدرید استیک زیاد شود ممکن است تولید دی استیل نماید.
برای تهیه بتا نفتا اورانژ: به یک نمک دیازونیوم ( که میتونه سولفوندار شده هم باشه ) و بتا نفتا احتیاجه. نمک دیازونیوم را برای جلوگیری از تخریب در یخ نگهداری میکنند و سپس بتا نفتا و سود را به آن اضافه می کنند.
بتا نفتا که روی موقعیت بتاش oH دارد ترکیبی گران است و براحتی در سود حل میشود. بهمین دلیل وجود سود در این واکنش ضروری است.
جفت e روی -o باعث فعال بودن بتا نفتا میشه. که یکی از باند های دوگانه ی حلقه ای که به -o متصل است به N نمک دیازونیوم حمله کرده، و در نهایت اکسیژن مجددا" از محیط هیدروژن گرفته و بتا نفتا اورانژ تولید میشود.
در تهیه آسپیرین از سالیسیلیک اسید ، حرارت 60 تا 50 درجه حرارت و اضافه کردن سریع 2 میلی لیتر آب چیست ؟
مخلوط باید در مدت زمان حدود 15 دقیقه در حمام آب 50 -60 درجه حرارت داده بشه تا حالت ژله ای و نرم پیدا کند و ترسیب شود. در ضمن حین حرارت دادن مخلوط باید مرتب هم بخورد.
آسپرین ناخالص است در دمای بالا جسم جامد حل می شود و ناخالصی نامحلول باقی می ماند.
برای خالص کردن آسپرین با حداقل حلال ( آب ) تبلور مجدد انجام میدهیم، با زیادی حلال رسوب تشکیل نمی شود. تا نزدیک نقطه جوش حلال حرارت می دهیم اگر ذرات حل نشده پس از گرم شدن وجود داشت در همان زمان که گرم است هم می زنیم.
برای ترکیبی که هم سر قطبی و هم سر غیر قطبی دارد از مخلوط دو حلال استفاده میشود مثل آب و الکل. و آسپرین در آب حل می شود اما چون سر غیر قطبی دارد بعد از انحلال حالت کلوخی دارد برای همین از دو حلال استفاده می کنیم. و همینطور برای اینکه فقط جسم جامد حل شود و ناخالصی نامحلول بماند از دو حلال استفاده می شود.
سنتز سیکلو هگزانول :
ساختار سیکلو هگزن :
مواد لازم : سیکلو هگزانول ، فسفریک اسید 95 درصد
احتیاط : فسفریک اسید ، یک اسید قوی است . از تماس آن با پوست بدن اجتناب کنید .
خطر : سیکلو هگزن قابل اشتعال است .
روش کار :
در یک بالن ته گرد ( 100 میلی لیتری ) 2/0 مول ( 2/21 میلی لیتر یا 20 گرم ) سیکلو هگزانول ریخته ، و 5 میلی لیتر فسفریک اسید غلیظ به آرامی به آن اضافه کنید و کاملاً مخلوط نمائید . چند دانه سنگ جوش در بالن بیندازید و دستگاه تقطیر را سوار کنید . ظرف دریافت کننده را در حمام آب و یخ قرار دهید . بالن را آهسته به وسیله شعله حرارت دهید ، پخش شعله باید در حدود مخلوط واکنش باشد . دمای تقطیر باید در حدود 100 درجه سانتیگراد باشد و تقطیر آهسته صورت گیرد ( حدود دو قطره در ثانیه ) سیکلو هگزن با مقداری آب تقطیر می شود ، هنگامی که تقطیر سیکلو هگزن متوقف شد ، تقطیر را خاتمه دهید و شعله را خاموش کنید . نشانه پایان تقطیر سیکلو هگزن ، خروج قطرات زلال و شفاف است . ( یا وقتی مایع باقی مانده در بالن به حدود 5 میلی لیتر رسید ، تقطیر را متوقف کنید . ) مایع تقطیر شده را در یک قیف جداکننده بریزید و به آن 10 میلی لیتر محلول سدیم هیدروکسید 10 درصد اضافه کنید و تکان دهید . پس از مدتی لایه آبی را جدا کنید و لایه آلی را در یک ارلن مایر 50 الی 100 میلی لیتری بریزید و به آن حدود 1 الی 2 گرم سدیم سولفات خشک ( بدون آب ) بیفزایید . چند دقیقه ظرف را تکان دهید و بعد مایع را در یک بالن تقطیر کاملاً خشک و تمیز صاف کنید ، و این مایع را تقطیر کنید . سیکلو هگزن خالص در دمای 80 الی 83 درجه می جوشد . ظرف دریافت کننده را که قبلاً وزن آن را تعیین کرده اید ، برای جمع آوری سیکلو هگزن آماده کنید .
مکانیسم واکنش تهیه سیکلو هگزن :
مکانیسم تبدیل بنزالدهید به بنزوئین :
این واکنش ، جزو واکنش های تراکمی می باشد .
هدف آزمايش : آشنایی با تراکم آلدهیدها و کتون ها و تراکم بنزوئین
مقدمه : یک کتون یک گروه عاملی است که با یک گروه کربونیل که با دو اتم کربن دیگر پیوند دارد ؛ شناخته میشود. یک کتون را میتوان با فرمول زیر بیان کرد.R۱(CO)R۲
اتم کربن که با دو اتم کربن پیوند دارد آن را از گروههای عاملی کربوکسیلیک اسیدها ، آلدهیدها، استرها، آمیدها و دیگر ترکیبهای اکسیژندار جدا میکند. پیوند دوگانهٔ گروه کربونیل نیز کتونها را از الکل ها و اترها باز میشناساند.
به کربنی که به کربن گروه کربونیل چسبیده کربن آلفا و به هیدروژنی که به این کربن چسبیده هیدروژن آلفا گویند. در حضور یک کاتالیزور اسیدی کتون به keto-enol tautomerism مربوط میشود. واکنش با یک پایه قوی انول متناظر را نتیجه میدهد
استون، ساده ترین کتون
کتون های مهم : استون· بوتانون· استيل استون
ترکیبات کربونیل فلزات واسطه اغلب به عنوان ماده اولیه برای سنتز سایر ترکیبات استفاده میشوند. گروه کربونیل CO (کربن مونو کسید ) میتواند توسط انواع مختلف لیگاندها جانشین شود و این جانشینی اغلب سبب میشود که گروه کربونیل باقیمانده مولکول را در برابر اکسایش و یا تجزیه گرمایی پایدار کند. لیگاندهای CO را میتوان به عنوان ردیاب ساختار الکترونی و مولکولی یک ترکیب استفاده کرد .
تئوری آزمایش:
تاریخچه
ترکیبات کربونیل جز مواد آلی فلزی هستند و اولین ترکیب آلی فلزی در سال 1827 توسط زایس داروساز دانمارکی سنتز شد. اما اولین ترکیب کربونیل فلزی در سال 1890 بطور تصادفی توسط موند کشف شد. این ترکیب تتراکربونیل کروم بود. از آن تاریخ تا به امروز انواع مختلفی از کربونیلهای فلزی با کاربردهای گوناگون کشف یا سنتز شدهاند.
سنتز کربونیلهای فلزی
فلزاتی مانند مس ، طلا ، پلاتین ، پالادیوم ، تیتانیوم و … ، معمولا کربونیلهای ساده فلزی تشکیل نمیدهند. این عناصر فقط در صورتی که فلز با سایر لیگاندها کوردینانس شده باشند، کمپلکسهای کربونیل تشکیل میدهند یا اینکه فقط کمپلکسهای آنیونی مانند ایجاد میکنند.
سنتز کربونیلهای ساده فلزی خنثی (تک هستهای)
برای سنتز کربونیلهای ساده دو روش سنتز وجود دارد.
واکنش مستیم فلز با مونو کسید کربن
نیکل و آهن تنها فلزاتی هستند که تحت شرایط ملایم بطور مستقیم با CO ترکیب میشوند و برای بقیه فلزات باید از روش دوم استفاده کرد.
کربونیلدار کردن کاهشی
در این روش نمک فلز را بوسیله یک کاهنده (مانند H2 یا یک فلز واکنشپذیر) در مجاورت مونو کسید کربن احیا میکنند. در برخی موارد مونو کسید کربن خود به عنوان عامل کاهنده عمل میکند.
سنتز آنیونهای کربونیلی
تعداد آنیونهای کربونیلهای فلزی نسبت به کربونیلهای خنثی بیشتر است و برخی از فلزات مانند نوبلیوم فقط کربونیل آنیونی مثل Nb(CO)6 شناخته شده است. آنیونهای کربونیل فلزی و مشتقات آنها در شیمی آلی – فلزی اهمیت فراوانی دارند و به روشهای زیر سنتز میشوند.
1. واکنش کربونیل فلز با یک باز مانند آمین یا هیدروکسید.
2. کاهش بوسیله عوامل کاهنده.
3. جابجایی CO از یک کربونیل فلز بوسیله یک گروه آنیونی.
کاتیونهای کربونیلی
تعداد کاتیونهای کربونیل فلزی به گستردگی آنیونهای کربونیل فلزی نیست. در آنیون کربونیل فلزی بار منفی میتواند از طریق تشکیل پیوند برگشتی از فلز به گروه مونو کسید کربن انتقال یابد که این امر موجب تقویت پیوند فلز با مونو کسید کربن میشود. در صورتی که با حذف الکترون از کربونیل فلز و تشکیل کاتیون پیوند برگشتی بین فلز و مونو کسید کربن کاهش یافته و موجب تضعیف پیوند میشود. کاتیون کربونیل فلز را معمولا به روش تسهیم نامتناسب کربونیل مادر تهیه میکنند.
سنتز کربونیلهای چند هستهای
کربونیلهای چند هستهای دارای 2 یا چند اتم فلز هستند که مستقیما یا از طریق کربونیلهایی که به عنوان پل عمل میکنند، به هم مربوطند. کربونیلهای چند هستهای پیچیدهتر معمولا به صورت خوشه اتمهای فلزی هستند. روش تهیه این کربونیلها به فلز مورد نظر بستگی دارد. به عنوان مثال نور کافت Fe(CO)5 در اسید استیک گلاسیال بازده بهتری نسبت به Fe2 (CO)3میدهد. برای تهیه Fe3(CO)12 میتوان محلول آنیون (Hfe(CO)4)را بوسیله MnO2 اکسید کرد.
کربونیلهای استخلافی
بازهای لوئیس خنثی یا الکترون دهندههای آنیونی دو الکترونی (با رعایت قاعده عدد اتمی موثر) میتوانند جانشین لیگاند مونو کسید کربن شوند. کربونیلهای استخلافی را میتوان با روشهای جانشینی مستقیم ، اکسایش بوسیله هالوژن (کربونیل اسیدهای فلزی) و واکنش بین هالید فلز و مونو کسید کربن بدست آورد. کاهش برای شکستن پیوند فلز و مونو کسید کربن با روشهای فتو شیمیایی انجام میشود. اما اکثرا این واکنشها به صورت گرمایی انجام میشوند. این واکنشها معمولا بعد از جانشین شدن دو یا سه گروه کربونیل متوقف میشوند. زیرا کربونیلهای باقیمانده از نظر توانایی تشکیل پیوند برگشتی به حد اشباع میرسند.
خواص و ساختار کربونیلهای فلزی
غیر از کربونیلهای تک هستهای آهن و تتراکربونیل نیکل بقیه کربونیلها جامد هستند. کربونیلهای تک هستهای بیرنگ هستند. اما با افزایش تعداد هستهها رنگی میشوند. ساختار ترکیبات کربونیل تک هستهای برای M(CO)6 که M= وانادیوم ، کروم ، مولیبدن ، تنگستن است، تقارن Oh (هشت وجهی) و برای M(CO)sub>5 که M=آهن ، اسمیوم و Ru است، تقارن D3h (هرم مربع القاعده یا دو هرمی مثلثی) و برای TdNi(CO)4 (چهار وجهی است).
در کربونیلهای چند هستهای ممکن است پیوند فلز – فلز و یا پلهای کربونیل همراه با پیوند فلز – فلز وجود داشته باشد. گروههای کربونیل ممکن است به صورت انتهایی باشند و به هر اتم فلز یک گروه کربونیل متصل شده باشد و یا اینکه گروههای کربونیل مانند پل بین دو اتم فلز قرار گرفته باشند. با بزرگتر شدن اندازه اتم فلز ، احتمال تشکیل پل کمتر میشود. کربونیلهای چند هستهای پیچیدهتر به صورت ترکیبات خوشهای هستند. در ترکیبات کربونیل فلز علاوه بر گروه خطی M – C – O که متداولترین واحد ساختاری در این ترکیبات بشمار میروند، چهار آرایش دیگر هم برای گروه CO نسبت به دو یا چند اتم فلز شناخته شده است.
1. پل کربونیل متقارن که فاصله اتم کربن نسبت به هر دو فلز یکسان و محور CO بر محور M – M عمود است.
2. پل کربونیل نامتقارن که فاصله اتم کربن نسبت به یکی از فلزات بیشتر از دیگری است.
3. گروه کربونیل بطور متقارن با سه اتم فلز تشکیل پل میدهد و دارای تقارن C3V است.
4. گروه کربونیل با سه اتم فلز تشکیل پل میدهد اما نسبت به حالت قبل تقارن کمتری دارد.
گروه کربونیل
در کتون ها و آلدئیدها ، گروه کربونیل از یک پیوند δ و یک پیوند π تشکیل شده است که بهعلت عدم پخش یکنواخت بار در طول پیوند ، قطبی میباشد. انرژی پیوند کربونیل در آلدئیدها ، 176 کیلوکالری بر مول و در کتونها 180 کیلوکالری بر مول میباشد. برای نامگذاری کتونها از پسوند اون (one) استفاده میشود.
شماره گذاری اتمهای کربن از طرفی انجام میگیرد که گروه کربونیل ، شماره کمتری داشته باشد و پس از ذکر شماره عامل کربونیل ، اسم هیدروکربن را ذکر کرده ، پسوند اون بر آن افزوده میشود. اگر ترکیب ، گروه اسیدی هم داشته باشد، اولویت شماره گذاری با گروه اسیدی خواهد بود. در این صورت ، عامل کربونیل به نام OXO مشخص میشود.
کتونهای موجود در طبیعت
کتونهای موجود در طبیعت ، بوی مطبوع دارند، آلدئیدها و کتونها مواد شیمیایی بسیار ارزشمندی هستند و در صنعت بهعنوان حلال یا مواد اولیه مصرف میشوند و بعضیها مانند تستسترون بهعنوان هورمون دارای اثرات دارویی و بیولوژیکی میباشند.
برخی مانند بیاسیل در آمادهسازی و خوش طعم کردن کره مصنوعی ، مارگارین (Margarine) ، مورد استفاده قرار میگیرد. 3- متیل سیکلوپنتا دکانون (مشک آهوی ختن) که از غدد نوعی آهو بدست میآید، بسیار معطر میباشد. یکی دیگر از مواد زیر روه کربونیل ، کافور میباشد که یک کتون است.
تهیه کتونها از اکسید کردن الکلها
با استفاده از برخی اکسید کنندههای ملایم مثل دیاکسید منگنز ، واکنشگر Jones و… ، الکلهای نوع دوم بصورت حدود اکسید میشوند و به کتون هم کربن خود تبدیل میگردند.
تهیه آلدئیدها و کتونها با استفاده از ترکیبات آلی فلزی
گاهی اوقات از ترکیبات آلی فلزی برای سنتز آلدئیدها و کتونها استفاده میشود. در سالهای اخیر برای سنتز ترکیبات کربونیلدار از R2Cd یا RZnX یا R2Zn استفاده زیادی شده است. قدرت هسته خواهی ملایم و محدود این واکنشگرها ، این امکان را فراهم میکند که از کلرواسیدها ، کتونهای مربوطه سنتز شوند. واکنش ترکیبات آلی فلزی با اسیدهای کربوکسیلیک هم به کتون منجر میشود.
سنتز آلدئیدها و کتونها از طریق اکسیداسیون آلکیل بنزنها
یکی از روشهای مهم و تجارتی تهیه فنل ، اکسیداسیون ایزوپروپیل بنزن با اکسیژن و هدرولیز هیدروپروکسید حاصل میباشد. در این واکنش ، استون هم تولید میشود.
سنتز آلدئیدها و کتونها با آب دادن آلکینها
آلکینها را میتوان به کمک واکنشگرهای مناسب به آلدئید یا کتون تبدیل نمود. مثلا از افزایش آب بر آلکینها در حضور کاتالیزور سولفات جیوه و محلول آبکی سولفوریک اسید ، کتون بدست میآید.
تهیه کتونها از طریق واکنش نوآرایی α- دیولها (نوآرایی پنتاکولیک)
وقتی α- دیولها در محیط اسیدی یا قلیایی قرار بگیرند، با مکانیسم خاصی ، آب از دست میدهند و یکی از گروهها از کربنی به کربن دیگر مهاجرت میکند و کتون تولید میشود. یک چنین بازآرایی به بازآرایی Wagner-Meerwein موسوم است.
اکسید شد همراه با شکسته شدن ، اکسید و احیای خودبخودی کتونها
از اکسید شدن الکلها بوسیله اسید کنندههای مناسب مانند اسید کرومیک ، آلدئید یا کتون بدست میآید. اگر واکنش اکسید شدن بوسیله اکسید کنندههای مناسب ادامه یابد، در این صورت اسید کربوکسیلیک تولید میشود. اکسید شدن کتونها بوسیله پراسیدها نیز موجب شکسته شدن پیوند گروه کربونیل یا کربن مجاور میشود که یکی از روشهای بسیار مهم تهیه استرها و لاکتونها از کتونها میباشد و به واکنش ««Baeyer-Viniger»» موسوم است. با استفاده از گروههای مختلف معلوم شده است که گروه مهاجر بصورت آنیونی و با حفظ آرایش ، مهاجرت مینماید.
واکنش هالوفرم
یکی از واکنشهایی که هم کتون را اکسید می کند و هم موجب شکسته شدن پیوند گروه کربونیل با کربن مجاور می شود، واکنش هالوفرم میباشد که معمولا در مورد کتونهای متیلدار انجام میگیرد. این واکنش با ید نیز به سهولت انجام پذیر میباشد و یدوفرم زرد رنگ آزاد میگردد. این واکنشها در محیط قلیایی انجام میشوند.
مواد مورد نیاز:
1- پیست و آب مقطر
2- بالون 250 میلی لیتری و دستگاه رفلاکس
3- هیتر
4- بشر
5- اتانول. بنزآلوئید. سدیم سیانید. سنگ جوش
6- قیف و کاغذ صافی
شرح آزمايش :
ابتدا در یک بالن 250 میلی لیتری مقدار 8 میلی لیتر اتانول ریختیم و به آن حدود 6 میلی لیتر بنزآلوئید اضافه کردیم.سپس محلولی از 6/ گرم سدیم سیانید را در 2/6 میلی لیتر آب مقطر تهیه کردیم و آنرا همراه با 4 تکه سنگ جوش به بالون اضافه کردیم.آنگاه سیستم رفلاکس را آماده کردیم و به مدت 30 دقیقه مخلوط را رفلاکس کردیم.در انتها محلول را داخل بشر ریختیم و سرد نمودیم و آنرا با استفاده از قیف و کاغذ صافی صاف کردیم و وزن رسوب و مکانیسم واکنش را بدست آوردیم.
تراکم آلدولی :
در تراکم آلدولی که بطور خود بخودی اتفاق می افتد حذف گروه هیدروکسی از موقعیت بتا (حذف آب) و ایجاد ترکیب کربونیل غیر اشباعی آلفا و بتا میباشد.
اضافه شدن خودبه خود دو مولکول الدهید و یا کتون یکسان ساده ترین شکل از واکنش تراکم الدولی بوده و یک باند جدید کربن-کربن تشکیل می شود که کربن کربونیل از یک مولکول را به موقیعت الفا از مولکول دیگر متصل می نماید .
برای انکه واکنش از این طریق انجام شود لازم است که مولکول یک عامل کربونیل فعال و یک یا بیشتر از هیدروزن های فعال را در موقعیت الفا داشته باشد
یک الدهید اروماتیک در موقعیت الفا اتم هیدروزن ندارد اما در واکنش تراکمی الدول با یک الدهید و یا کتون دیگر که دارای گروه متیلن فعال می باشد میتواند شرکت نماید
معمولا مخلوط اریل الدول خودبه خود اب از دست داده و ایجاد الدهید و یا یک کتون غیر اشباع الفا یا بتا را مینمایداین قبیل ترکیبات در اثر رزونانس پایدار می گردند و بنام واکنش تراکمی معروف میباشند واکنش تراکم الدولی الدهید های اروماتیک در مورد ترکیبات دیگری از قبیل مالونیک استر-اسیدانیدریدها-نیتریلها-نیترو الکانها و ترکیب مشابه که شامل یک گروه متیلن فعال میباشند تغمیم یافته است
اسید ها و یا بازها هر دو واکنش تراکم الدول را کاتالیز مینمایند اما به طور کلی کاتالیزورهای بازی ترجیح داده می شوند.محلول رقیق مائی یا الکل سدیم هیدروکسید-سدیم اتا کسید و امین های نوع دوم کاتالیزوزهای موثری هستند
کربانیون حاصل با کربوکاتیون ترکیب شده در نتیجه مبادله پروتون با حلال ایجاد الدول مختلط را می نمایند که در اثر ابگیری یک ترکیب غیر اشباع در موقعیت الفا و بتا به وجود می اید کینتیک واکنش تراکمی الدول با خصوصیت مواد اولیه و شرایط واکنش تغییر می یابد. مرحله انولی شدن واکنش تراکمی خودبه خود استالدهید تحت شرایط ویزه در مجاورت کاتالیزور محلول مائی سدیم هیدروکسید اهسته(غیر برگشتنی)بوده و مرحله دوم خیلی سریع است.
انولی استو فنون در واکنش تراکمی بنزالدهید و استو فنون با کاتالیزور سدیم اتاکسید سریع(برگشتی)است و ترکیب شدن کاربانیونبا بنزالدهید مرحله اهسته می باشد.سرعت واکنش متناسب با غلظت کاربانیون و بنز الدهید است.در مورد کتون ها که خاصیت اسیدی کمتر دارند به علت پایین بودن غلظت کاربانیون در حالت تعادل سرعت واکنش اهسته تر است.با حضور ازدحام فضائی در کاربانیون های دارای استخلاف بر روی گروه متیل ممکن است سرعت کندتر گردد.
واکنش های مختلط تراکم الدولی مواد حد واسط را برای روش های سنتزی در اختیار می گذارند که برای ترکیبات اروماتیک با گروهای مختلف در زنجیرجانبی و همچنین در ساختمانهای حاوی حلقه های اروماتیک متصل به سیستم الیفاتیک مورد استفاده قرار میگیرد
در مورد کتون های دارای دو گروه متیلن بعلت امکان یک و یادو واکنش جانشینی واکنش تراکم الدولی پیچیده است برای مثال بنزال استن محصول یک تراکمی بین بنز الدهید و مقدار اضافی استن خواهد بود
اگر نسبت مولی بنزآلدئید به استون به صورت 2 به 1 باشد دی بنزال استون به جای بنزال استون تشکیل میشود
شرح ازمایش: 4 میلی لیتر بتز الدیید استون در یک بشر 250 میلی لیتری خوب مخلوط می کنیم.این محلول را به یک محلول حاوی 2گرم سدیم هیدروکسید که در 10 میلی لیتر اب و10 میلی لیتر اتانول که قبلا اماده کرده ایم اضافه می کنیم
و سریع به مدت 15 دقیقه هم میزنیم.
تقریبا ظهور حالت زرد رنگ کدر را مشاهده میکنیم و رسوبی که یه وجود می اید
.محصول زرد رنگ را توسط کاغذ صافی جدا کرده و چند مرتبه با اب می شویم تا مازاد سدیم هیدروکسید از بین برود .سپس کاغذ صافی را در مکانی قرار داده تا خشک شود و سپس بهره وری محصول واکنش را حساب می کنیم دی بنزال استون خالص دارای نقطه ذوب 110 درجه می باشد
خطای آزمایش:
بعد از اضافه کردن اتانول و قبل از اضافه کردن استون و بنزآلدهید برای جلوگیری از واکنشهای جانبی و کانیزار اجازه دهید تا دمای ظرف به دمای اتاق(آزمایشگاه) برسد.
نتیجه گیری:
در این آزمایش از بنزآلدهید به عنوان الکترون دوست و از استون به عنوان هسته دوست استفاده می شود.
عنوان آزمایش : ایزومری شدن مالئیک اسید به فوماریک اسید
تئوری آزمایش :
ایزومر :دو ترکیب که فرمول مولکولی یکسان ولی آرایش اتمی متفاوت داشته باشد ایزومر نامیده میشوند. به عبارتی ترکیباتی که دارای فرمولهای بسته مشابه ولی فرمولهای گسترده متفاوت باشند را ایزومری میگویند. چنین ترکیباتی در خواص شیمیایی و فیزیکی باهم فرق دارند. این کلمه از واژه یونانی isos به اضافه meros به معنای (ساخته شده از بخشهای یکسان ) گرفته شده است.
ریشه لغوی : واژه ایزومری اولین بار به توسط برزلیوس (J.J.Berzelius) برای معرفی ترکیبات شیمیایی گوناگون دارای ترکیب درصد عناصر یکسان ، به عبارت دیگر تناسبهای نسبی یکسان عناصر سازنده ، مورد استفاده واقع شد. این احتمال که یکسانی ترکیب درصد عناصر سازنده بتواند دلالت بر وجود دو یا چند ماده به عنوان ایزومرهای یکدیگر نماید، از تئوری ساختمانهای آلی مشتق شده است. در حالت کلی ، میتوان ایزومرها را به دو نوع ایزومری ساختمانی یا ایزومر بنیادی و ایزومری فضایی تقسیم بندی نمود. که هر کدام از این ایزومرها دارای انواع مختلف میباشند.
ایزومری ساختمانی:
1.ایزومر اسکلتی
2.ایزومر موضعی
3.ایزومر عاملی
ایزومر فضایی :
1. ایزومر هندسی
2.ایزمر نوری
ایزمری ساختمانی :
ایزومر های بنیادی با هم ارتباط نزدیکی دارند .ایزومر اسکلتی میتوان n- بوتان و ایزو بوتان را نام برد، که هر دو دارای فرمول عمومی یکسان ولی مولکولها دارای بنیاد متفاوت هستند. پروپیل کراید و ایزو پروپیل کلراید هر دو دارای فرمول مولکولی یکسان هستند ولی موضع اتم کلر در زنجیر سه کربنه دو ایزومر متفاوت است که این نوع ایزومری را ایزومری موضعی میگویند.
برای ایزومری عاملی می توان مثال اتیل الکل و متیل اتر را که دارای فرمول مولکولی یکسان هستند ولی محل اتصال اکسیژن باعث ایجاد دو ایزومری با گروه های عاملی متفاوت می شود را نام برد.
*علم شیمی آلی ، مبتنی بر ارتباط بین ساختار مولکولی و خواص ترکیب است. آن بخشی از این علم که با ساختار در سه بعد میپردازد شیمی فضایی ، Stereo Chemistry ، نام دارد (واژه یونانی:Stereos به معنای جامد)
ایزومری فضایی
یک بخش از شیمی فضایی ، ایزومری فضایی است. ایزومرها ترکیبات متفاوتی هستند که فرمول مولکولی یکسانی دارند. ایزومرهای خاصی که فقط از نظر جهت گیری اتمها در فضا باهم تفاوت دارند اما از نظر نحوه اتصال اتمها به یکدیگر ، شبیه یکدیگرند، ایزومرهای فضایی نام دارند.
ایزومری هندسی
ترکیبات وقتی ایزومرهای فضایی یکدیگرند که در فضای کوئوردیناسیون خود لیگاندها یا گروههای یکسان داشته باشند ولی نحوه آرایش آنها در فضا متفاوت باشد. یک نوع این ایزومر فضایی ، ایزومری هندسی ، یا ایزومری سیس- ترانس ، است. در آلکنها ، وقتی گروههای مشابه در یک طرف پیوند دوگانه باشند، ایزومر سیس و اگر در دو طرف پیوند دوگانه باشند، ایزومر ترانس است. اگر دو گروه مشابه به یک کربن آلکن متصل باشد، ایزومری سیس و ترانس وجود ندارد. اما اگر گروههای مختلف به کربنهای پیوند دوگانه متصل باشند، ایزومری هندسی دیده میشود.
اگر در آلکنها ، فقط یک اتم هیدروژن و سه عامل جانشینی دیگر داشته باشیم، بجای سیس و ترانس از سیستم Z و E استفاده میکنیم. روی کربن متصل به پیوند دوگانه دو گروه وجود دارد یکی از این دو گروه بر دیگری ارجحیت دارد. آن گروه را مشخص میکنیم. مشخص کردن آنها به عدد اتمی عنصر متصل به کربن بستگی دارد که هر چه بیشتر باشد، ارجحیت بیشتری دارد. در مورد ترکیبات کوئوردیناسیون ، این نوع ایزومری در اثر اشغال موقعیتهای مختلف در اطراف اتم مرکزی توسط لیگاند بوجود میآید و در گونههای مسطح مربعی و هشت وجهی اهمیت بیشتری دارد. برای مثال در ایزومر سیس- دی کلرو دی آمین پلاتین (II) اتمهای کلر روی گوشههای مجاور مربع (در امتداد یک ضلع) واقع شدهاند، در حالیکه در ایزومر ترانس ، اتمهای کلر گوشههای مقابل دور امتداد را اشغال میکنند. مثلا برای ترکیب دو فرمول گسترده فضایی میتوان نوشت:
ایزومری نوری
نوع دیگری ایزومر فضایی ، ایزومری نوری است. پارهای از مولکولها و یونها در دو شکل که قابل انطباق بر یکدیگر نیستند، رابطه بین آنها مثل رابطه دستهای راست و چپ است وجود دارند و از چنین مولکولها و یونهایی به عنوان نامتقارن یاد میشود و این ایزمرها را انانتیومر (تصویر آینهای) مینامند. این ایزومرها دارای خواص فیزیکی یکسان میباشند و تنها تفاوت ایزومرهای نوری تاثیر بر نور قطبی شده است.
این نوع ایزومری در مولکولهای کایرال وجود دارد. اگر دو ترکیب از هر لحاظ با هم مشابه باشند بر یکدیگر منطبق میشوند در حالیکه یک مولکول کایرال ممکن است دارای یک ایزومر فضایی باشد که بر تصویر آینهاش منطبق نیست (انانتیومر). تفاوت چنین ایزومرهایی مانند اختلاف دست چپ و راست است. ایزومر راست گردان (d) نور قطبی شده (نوری که در یک صفحه نوسان میکند) را به راست و ایزومر چپ گردان (L) آن به چپ میچرخاند. مخلوط مساوی از دو ایزومر را اسمیک مینامند، اثری بر نور قطبی شده ندارد.
شباهت و تفاوت ایزومرهای فضایی
تفاوت جفت ایزومرهای فضایی از نظر ساختار و بنابراین از نظر خواص بسیار کوچک است. اما از نظر همه خواص فیزیکی قابل سنجش ، با یکدیگر مشابهند مگر از نظر تاثیر بر نوعی نور غیر عادی. با استفاده از همین تاثیر متفاوت و دستگاه خاص مربوطه میتوان دو ایزومر را از یکدیگر باز شناخت.
کاربرد متفاوت ایزومرهای فضایی
با وجود شباهت نزدیک ، وجود اینگونه ایزومرها ، یکی از سنجشگرهای بسیار حساس را برای تشخیص مکانیسم واکنشها در اختیار شیمیدان میگذارد. غالبا یکی از این ایزومرها برای مطالعه برگزیده میشود. نه به این دلیل که این ایزومرها از نظر شیمی سه بعدیاش با ترکیبهای دیگر فرق دارد، بلکه به این دلیل که این ترکیب میتواند نکتههایی را آشکار سازد که در ترکیبهای عادی پنهاناند و باز هم با وجود شباهت نزدیک دو ایزومر فضایی ، ممکن است یکی از آنها یک غذای مقوی یا یک آنتی بیوتیک یا یک داروی محرک قلب باشد، ولی ایزومر دیگر ترکیبی بیمصرف باشد.
برای اتمهای هیدروژن در متان سه: آرایشی امکان پذیر است که هم ارز باشند
1. آرایش مسطح که در آن اتم کربن در مرکز یک مستطیل یا مربع و اتمهای هیدروژن در چهار گوشه آن قرار دارند.
2. آرایش هرمی که در آن اتم کربن در راس هرم و اتمهای هیدروژن در چهار گوشه آن قرار دارند.
3. آرایش چهار وجهی که در آن کربن در مرکز چهار وجهی و هر اتم هیدروژن در یک گوشه آن است.
فعالیت نوری
نور خواصی دارد که با در نظر گرفتن آن به عنوان یک پدیده موجی بخوبی درک میشوند. موجی که در آن ارتعاشها بصورت عمود بر جهت حرکت نور روی میدهند. تعداد سطحهایی که از خط مسیر نور میگذرند بیشمارند و نور معمولی در همه این سطوح در حال ارتعاش است. اگر مستقیما به باریکهای از نور یک لامپ بنگریم، نوع ارتعاشهایی که روی میدهند و همگی عمود بر خط بین چشمان ما و منبع نور (لامپ) هستند را نشان میدهد.
نور معمولی ، با عبور کردن از یک عدسی ساخته شده از مادهای به نام "پلاروید" یا از یک قطعه کلسیت (نوعی بلور ) با آرایشی که به نام منشور نیکول معروف است، به نور قطبیده در سطح تبدیل میشود. یک ماده فعال نوری ، مادهای است که سطح نور قطبیده را میچرخاند. وقتی نور قطبیده در حال ارتعاش در یک سطح معین ، از میان یک ماده فعال نوری میگذرد، در حال ارتعاش در یک سطح دیگر پدیدار میشود.
پلاریمتر
چگونه میتوان این چرخش سطح نور قطبیده یعنی این فعالیت نوری را تشخیص داد؟ این پدیده را با استفاده از دستگاهی به نام پلاریتمر میتوانیم تشخیص دهیم و اندازه گیری کنیم. ما نه تنها میتوانیم چرخیدن سطح و نیز جهت آن را تشخیص دهیم، بلکه مقدار این چرخش را هم میتوانیم تعیین کنیم.
چرخش ویژه
از آنجا که چرخش نوری مورد توجه ما از مولکولهای مجزای ترکیبهای فعال ناشی میشود، مقدار چرخش به تعداد مولکولهای موجود در لوله که نور به آنها برخورد میکند، بستگی دارد. در مقایسه با یک لوله 10 سانتیمتری ، در لوله 20 سانتیمتری امکان برخورد نور با مولکولها دو برابر است و در نتیجه چرخش نیز دو برابر است. اگر ترکیب فعال بصورت محلول باشد، تعداد مولکولهای برخورد کننده با نور ، به غلظت محلول بستگی خواهد داشت.
در لولهای بطور ثابت ، در مقایسه با محلولی با غلظت یک گرم در 100ml حلال ، در غلظت دو گرم در 100ml ، تعداد برخورد بین مولکولها و نور دو برابر است و در نتیجه مقدار چرخش نیز دو برابر است. با روشن شدن اثر طول لوله و غلظت بر چرخش ، معلوم می شود که مقدار چرخش و نیز جهت آن ، یک خصلت مشخصه هر ترکیب فعال نوری است. چرخش ویژه یعنی تعداد درجههای چرخش مشاهده شده در صورتی که لولهای بطول یک دسیمتر ، 10 سانتیمتر مورد استفاده قرار گیرد و غلظت نمونه 1 باشد.
معمولا این چرخش ، با استفاده از لولههایی با طولهای مختلف و غلظتهای متفاوت از رابطه زیر محاسبه میشود.
(X = α/(1Xd
(gr/ml) طول (dm)/چرخش مشاهده شده (درجه) = چرخش ویژه
در این رابطه ، d نمایاننده چگالی یک مایع خالص یا غلظت یک محلول است.
چرخش ویژه نیز همانند دمای ذوب ، دمای جوش ، چگالی ، ضریب شکست و… یکی از خواص یک ترکیب است. به عنوان مثال ، چرخش ویژه 2- متیل -1- بوتانول بدست آمده از روغن فوزل چنین است.
انانتیومر
ایزومرهایی که تصویر آینهای یکدیگرند را انانتیومر می گویند. دو اسید لاکتیک متفاوتی که مدلهای فضایی متفاوتی دارند و ایزومر فضایی هستند، انانتیومر هستند (در زبان یونانی: enantio به معنای مخالف). دو ، 2- متیل -1- بوتانول ، دو ، Sec – بوتیل کلرید و غیره نیز انانتیومر هستند. انانتیومرها خواص فیزکی مشابهی دارند، مگر از نظر جهت چرخاندن سطح نور قطبیده.
به عنوان مثال ، دو ، 2- متیل -1- بوتانول دارای دمای ذوب ، دمای جوش ، چگالی ، ضریب شکست و خواص فیزیکی دیگر یکسانند و تنها تفاوت آنها این است که نور قطبیده در سطح را یکی به راست و دیگری به چپ می چرخاند. این واقعیت تعجب برانگیز نیست. چون برهمکنشهای دو نوع مولکول با دوستانشان باید یکسان باشد. فقط جهت چرخش متفاوت است. مقدار چرخش یکی است. انانتیومرها خواص مشابهی دارند مگر از نظر واکنش با واکنشگرهای فعال نوری.
کایرالیته
مولکولهایی که بر تصویر آیینهای خود قابل انطباق نیستند، کایرال هستند. کایرالیته ، شرط لازم و کافی برای موجودیت انانتیومرهاست. مثل این است که بگوییم: ترکیبی که مولکولهایش کایرال هستند، میتوانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند. ترکیبی که مولکولهایش ناکایرال هستند (فاقد کایرالیته) ، نمیتوانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند.
مخلوط راسمیک
مخلوطی از انانتیومرها به مقدار مساوی را مخلوط راسمیک میگویند. یک مخلوط راسمیک از نظر نوری غیرفعال است. هنگامی که دو انانتیومر باهم مخلوط میشوند، چرخش ایجاد شده توسط یک مولکول ، دقیقا با چرخش مخالف ایجاد شده توسط مولکول انانتیومر خود خنثی میشود. پیشوند برای مشخص کردن ماهیت راسمیک یک نمونه خاص بکار میرود، مانند (±) – لاکتیک اسید یا ± -2- متیل -1- بوتانول.
خوب است مخلوط راسمیک را با ترکیبی مقایسه کنیم که مولکولهایش به تصویر آینهای خود قابل انطباق هستند. یعنی ترکیب ناکایرال. هر دو ، دقیقا به دلیل یکسانی غیر فعال نوری هستند. به علت توزیع تصادفی تعداد زیادی مولکول ، به ازای هر مولکولی که با نور برخورد میکند، مولکول دومی وجود دارد که تصویر آیینهای آن است و دقیقا طوری جهت گیری کرده است که اثر مولکول اول خنثی کند. در یک مخلوط راسمیک ، مولکول دوم ایزومر مولکول اول ایزومر مولکول اول است. در یک ترکیب ناکایرال ، مولکول دوم ایزومر مولکول اول نیست، بلکه مولکول دیگری همانند مولکول اول است.
نو بلور کردن
نو بلور کردن یکی از تکنیک های خالص سازی است که در آن ماده جامد ناخالص در حداقل مقدار حلال داغ حل میشود و در اثر سرد کردن در محلول رسوب میکند.
ايزومري شدن مالئيك اسيد به فوماريك اسيد :
اغلب تر كيباتي كه داراي پيوند هاي دوگانه كربن – كربن هستند به صورت دو ايزومر سيس وترانس هستند .در آزمايشي كه شرح داده مي شود مالئيك اسيد به ايزومر ترانس يعني فوماريك اسيد تبديل مي شود واكنشهايي از اين نوع با استفاده از كاتاليزور اسيد انجام مي شود .حلالیت این دو اسید متفاوت است. اختلاف دیگری که وجود دارد در نقطه ی ذوب انهاست و سومین اختلاف تفاوت در pka و pka2 آنهاست.
باید به خاصیت مالئیک اسید توجه داشت زیرا در مالئیک اسید یک پیونید هیدروژنی درون مولکولی وجود دارد . این در حالی ست که در فوماریک اسید یک پیوند هیدروژنی بین مولکولی وجود دارد.میتوان این خصلت را به خاصیت سیس و ترانس در این مولکول ها نسبت داد.
روش صنعتی تولید مالئیک انیدرید بسیار ارزان تر است . فاز بخار بنزن را توسط اکسیژن هوا و در حضور کاتالیزر پنتا اکسید وانادیم در دمای 400 درجه سانتیگراد اکسید می کنند.
مالئیک اسید دارای ساختار سیس و واکنش داخلی ان تولید انیدرید می کند،فوماریک اسید دارای ساختار ترانس و واکنش داخلی ان تولید انیدرید نمی کند.
روش آزمایش
5گرم(87./. مول)مالئیک اسید یا 5 گرم مالییک انیدرید را در یک ارلن مایر 250 میلی لیتری قرار دهید.15 میلی لیتر هیدروکلریک اسید 24./. به آن اضافه کنید(این محلول را با افزایش 2حجم هیدروکلریک اسید به یک حجم آب مقطر می توان تهیه کرد)ارلن را بچرخانید و به آرامی روی حمام بخار حرارت دهید تا جامد حل شود.وقتی محلول زلال شد,ارلن را روی حمام بخار برای 30 دقیقه به شدت حرارت دهید.بعد از 5 تا 10 دقیقه که از گرم کردن بگذرد رسوب سفیدی در مخلوط واکنش ظاهر می شود.پس از پایان 30 دقیقه حرارت دادن مخلوط واکنش را بگذارید به دمای اتاق برسد.
توده رسوب سفید را روی قیف بخنر صاف کنید و دو بار هر بار با 25 میلی لیتر آب مقطر سرد ارلن و رسوبها را بشوئید.رسوب بلوری سفید را بگذارید در هوا خشک شود و دمای ذوب آنرا اندازه گیری کنید.برای تعیین دمای ذوب فوماریک باید از دستگاه الکترو ترمال استفاده شود.فوماریک اسید قبل از رسیدن به دمای ذوب(300-295)تصعید نمی شود.اگر دمای ذوب پایین باشد(کمتر از285درجه سانتی گراد)بلورها را باید با محلول هیدروکلریک اسید(1نرمال)متبلور کرد.معمولا یک بار تبلور برای خالص کردن محصول کافی است.
مواد مورد نیاز:
1- بالون250میلی لیتری و آب مقطر
2- 5گرم(87./. مول)مالئیک اسید و 15 میلی لیتر هیدروکلریک اسید 24./.
3- هیتر
4- قیف و کاغذ صافی
5- حمام بخار
شرح آزمايش :
ابتدا 5گرم(87./. مول)مالئیک اسید را در یک ارلن مایر 250 میلی لیتری ریختیم و سپس 15 میلی لیتر هیدروکلریک اسید 24./. به آن اضافه کردیم و آنرا روی حمام بخار حرارت دادیم تا جامد حل شد.وقتی محلول زلال شد,ارلن را روی حمام بخار برای 30 دقیقه به شدت حرارت دادیم(که بعد از 5 تا 10 دقیقه که از گرم کردن گذشت دیدیم رسوب سفیدی در مخلوط واکنش ظاهر شد).پس از پایان 30 دقیقه حرارت دادن مخلوط واکنش را سرد کردیم و آنرا با استفاده از قیف و کاغذ صافی,صاف کردیم و دو بار هر بار با 25 میلی لیتر آب مقطر سرد ارلن و رسوبها را شستشو دادیم.رسوب سفید را خشک کردیم و دمای ذوب آنرا اندازه گیری کردیم و راندمان کار را بدست آوردیم.ما را در سایت سایت رشته صنایع شیمیایی دنبال می کنیدبرچسب : نویسنده : علیرضا فرزادنیا chemis بازدید : 3104 تاريخ : چهارشنبه 26 مهر 1391 ساعت: 11:40