«Органическая химия мгпу» (стр. 2 из 2)
Рис. 2 Устройство поляриметра
1.4 Краткая характеристика винных кислот
Мезовинная кислота t плавления 140°С. Образует моногидрат С4Н6О6·Н2О; растворимость в 100 г воды 125 г. Кислая соль мезовинной кислоты очень хорошо растворяется в воде. Образуется мезовинная кислота при продолжительном кипячении всех форм винной кислоты в растворах едких щелочей, при окислении малеиновой (С4H4О4) кислоты (КМnО4 либо OsO4) или фенола (КМnО4). [4]
Рацемат винной кислоты (виноградная кислота) из воды кристаллизуется в виде дигидрата 2С4Н6О6·2Н2О (t плавления 73 °С), из спирта - в безводной форме (t плавления 205°С); в 100 граммах воды расстворяется 20,6 грамм кислоты, в этаноле - 2,08 (при 15°С), в эфире - 1,08. При нагревании до 130°С с соляной кислотой виноградная кислота частично превращается в мезовинную. Виноградная кислота образуется в смеси с мезовинной при кипячении раствора SS-винной кислоты со щелочью, при окислении фумаровой (С4Н4O4) или сорбиновой (C6H8O2) кислоты действием КМnО4, при восстановлении глиоксиловой (C2H2O3) кислоты Zn в уксусной кислоте. [4]
RR-Винная кислота (виннокаменная кислота, винная кислота) - t плавления 170°С; в 100 граммах воды растворяется 139,44 грамма кислоты, в этаноле - 20,40 (при 18°С); растворяется в ацетоне.
Получают RR-винную кислоту действием минеральных кислот на винный камень, образующийся при брожении виноградного сока; расщеплением виноградной кислоты. [4]
1.5 Применение
RR-винная кислота и её соли (тартраты) широко применяют в пищевой промышленности (например, при приготовлении лимонадов и печенья), при крашении, в органическом синтезе, аналитической химии и т.д. [4]
§ 2 Практическая работа по исследованию свойств RR-винной кислоты
Задача: получить комплексы с 2-фенил-1,3-диоксолан-4,5(RR)-диэтилкарбоксилатным лигандом.
Цель: исследовать свойства RR-винной кислоты.
Ход работы:
2.1 Синтез
Перегнали бензальдегид, объёмом 100 мл (0,5 моль) в вакууме (tкип=106o), отделили воду. Перегнанный бензальдегид перелили в круглодонную колбу, снабжённую магнитной мешалкой и обратным холодильником. Добавили диэтиловый эфир RR-винной кислоты (ρ =1,205 г/см3, m=103г,V=m: ρ=103г:1,205г/см3=85,5 см3, M=206г/моль, ۷=m:M=103г:206г/моль=0,5моль) и 430 мл толуола. Кипятили в течение недели при температуре 110оC, пока не выделилось 12 мл воды {۷(диэтилового эфира RR-винной кислоты)=۷(H2O)=0,5моль,V(H2O)т.=9мл V(H2O)пр.=12мл (3 мл – вода, содержавшаяся в толуоле)}. Промыли 200 мл насыщенного раствора карбоната натрия, водой (2·200 мл) и 100 мл насыщенного раствора хлорида натрия. Полученный раствор высушили 100 мл диэтилового эфира и сульфатом натрия. К остатку после упаривания добавили 100 мл гексана. Оставили на неделю, чтобы он закристаллизовался и отфильтровали полученный кристалл. Отфильтровали RR-2-фенил-1,3-диоксолан-4,5-диэтилкарбоксилат (mполуч=47,76г).2.2 Гидролиз
Гидроксид натрия: для этого ۷(NaOH)=0,35 моль, m=M·۷=40г/моль·0,35моль=14г, V(H20)=30мл – растворили щёлочь в дистиллированной воде. Взяли 47,76 г 2-фенил-1,3-диоксолан-4,5(RR)-диэтилкарбоксилата, растворили в 70 мл этилового спирта, добавили раствор щёлочи; в ходе кипячения добавили 50 мл этанола. Чтобы убедиться, что реакция прошла, взяли 1 мл, упарили и сняли ЯМР спектр5 (см. приложение 1), который показал, что реакция завершилась. Упарили вдвое в вакууме (выделилось 115 мл спирта). Промыли 150мл эфира (3 раза по 50 мл). К остатку добавили соляную кислоту (до получения кислой среды (pH=1)).
Экстрагировали диэтиловым эфиром (50 мл). Экстракт упарили, высушили и перетёрли с петролейным эфиром и отфильтровали.
__________________________________________________________________
Ядерный магнитный резонанс – резонансное поглощение электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином (собственным моментом импульса элементарных частиц, имеющих квантовую природу и не связанным с перемещением частицы как целого) во внешнем магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер. Применяется большей частью в спектроскопии.
Принцип действия
Образец, помещённый в стеклянную ампулу диаметром около 5мм, заключается между полюсами сильного электромагнита. Затем ампула начинает вращаться, а магнитное поле, действующее на неё, постепенно усиливают. В качестве источника излучения используется радиочастотный генератор высокого качества. Под действием усиливающегося магнитного поля начинают резонировать ядра, на которые настроен спектрометр. При этом экранированные ядра резонируют на частоте чуть меньшей, чем номинальная частота резонанса (и прибора). Поглощение энергии фиксируется радиочастотным мостом и затем записывается самописцем. Частоту увеличивают до тех пор, пока она не достигает некого предела, выше которого резонанс невозможен.
_____________________________________________________________________________________________
2.3 Получение 2-фенил-1,3-диоксолан-4,5(RR)-диэтилкарбоксилата лантана и иттербия
Взяли 0,2 г получившейся кислоты (M=238г/моль,۷=m:M=0,2г:238г/моль=0,00084моль), добавили 8 мл метанола, 1,68 мл щёлочи (۷ =0,0084 моль·2=0,0168моль) и хлорида лантана=۷) 0,00168 моль, M=371,5 г/моль, m= M·۷=0,00168 моль·371,5 г/моль=0,624г), упарили досуха, добавили 7 мл метанола и 4 мл диэтилового эфира – аккуратным слоем поверх вышеперечисленного, чтобы смешивание происходило медленно, но качественно, оставили на неделю.
Взяли 0,2 г получившейся кислоты (M=238г/моль,۷=m:M=0,2г:238г/моль=0,00084моль), добавили 8 мл метанола, 1,68 мл щёлочи (۷ =0,0084 моль·2=0,0168моль) и хлорида иттербия (=۷ 0,00168 моль, M=387,5 г/моль, m= M·۷=0,00168 моль·387,5 г/моль=0,651г), выпал осадок, отфильтровали и упарили раствор досуха в вакууме растворили в 3 мл метанола, сверху добавили 5 мл диэтилового эфира. Выпавшие осадки отфильтровали, высушили, взвесили, измерили температуру плавления и сняли ЯМР спектр (см. приложение 2 и 3): m( c La –песочного цвета)=0,237 г, tразложения выше 280о, tначала плавления=260o, tокончания плавления=280о - позеленел; m(c Yb – белого цвета)=0,225г, tначала плавления=342o t окончания плавления= 367о, потемнел при t=350о, tразложения выше 367о.Вывод по практической: получили комплексы с Yb и La.
Вывод: Была проделана работа, в ходе которой я изучила литературу по теме моего реферата (RR-винная кислота и её производные), расширила свои познания в области химии (получила углублённые знания, касающиеся темы хиральности соединений, их изомерии и номенклатуре); приобрела опыт практической работы с современным лабораторным оборудованием, не доступным школе. Кроме того, я овладела операциями перегонки в различных условиях, кристаллизации, экстрагирования, измерение температуры плавления; поработала с реактивами, не доступными для работы обычными учащимися в школе. Помимо этого, были получены два комплекса с иттербием и лантаном на основе бензалиден-диэтилтартрата (2-фенил-1,3-диоксолан-4,5-диэтилкарбоксилата). И узнала, что самым большим достоинством RR-винной кислоты и её производных являются доступность, низкая цена и оптическая активность данных веществ в качестве реагентов.
Cписок литературы
Книги
1. Прохоров А. М. Советский энциклопедический словарь - М.: Советская энциклопедия, 1989 г.
2. Терней Н.А. Органическая химия - М.: Мир, 1979 г.
3. Фримантл М. К. Химия в действии–М.: Мир, 1991 г.
Электронные источники
4. Винная кислота Горбов А. И. http://www.wikiznanie.ru
5. Карбоновые кислоты, Ядерный Магнитный Резонанс http://ru.wikipedia.org/
6. Классификация карбоновых кислот http://www.chemistry.ssu.samara.ru/
7. Плоскость поляризации http://www.cultinfo.ru
8. Призма Николя http://dic.academic.ru/
Приложения
1.ЯМР спектр RR-2-фенил-1,3-диоксолан-4,5-диэтилкарбоксилата.
2. ЯМР спектр RR-2-фенил-1,3-диоксолан-4,5-диэтилкарбоксилата лантана.
3.ЯМР спектр RR-2-фенил-1,3-диоксолан-4,5-диэтилкарбоксилата иттербия.
