Синтез нитрата адмантана (стр. 3 из 3)
Несколько позднее авторы предложили для синтеза нитрата 2 использовать смесь азотной и уксусной кислот. Адамантан со смесью азотной и уксусной кислот взаимодействует с меньшей скоростью, чем с азотной кислотой, и максимальный выход нитрата 2 80% (мольное соотношение азотной и уксусной кислот 3:1, количество смеси 24 моль) достигается за 3 ч. Единственным побочным продуктом реакции является адамантанол-1.
Изучение поведения адамантана в азотной кислоте и ее смеси с уксусной кислотой [9] позволило предложить механизм образования 1-нитроксиадамантана, включающий стадию генерации адамантильного катиона.
Метод получения нитрата адамантана как перспективного вещества для синтеза функциональных производных адамантана защищен авторским свидетельством.
Однако синтезировать тринитрокси- и тетранитроксипро-изводные непосредственно из адамантана не удалось. Соответствующие нитраты были получены нитрованием спиртов смесью азотной кислоты с уксусным ангидридом. В табл. 1 приведен ряд нитратов полученных этим способом.
Таблица 1
Нитраты адамантана
| Нитрат | Т. пл., °С | Выход, % |
| 1-AdONO2 | 104-105 | 97.0 |
| 1,3-Ad(ONO2)2 | 113-114 | 97.1 |
| 1,3,5-Ad(ONO2)3 | 88 | 70.4 |
| 1,3.5,7-Ad(ONO2)4 | 139-140 | 95.2 |
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
1. Уравнение реакции
2. Свойства приготовляемого вещества по литературным данным:
Mr 198, Tпл. 1040С Свойства исходных веществ применяемых при синтезе:
| Название | Формула | Mr | Tпл.,0С | Ткип.,0С | Плотность | Примечание |
| Адамантан | С10H16 | 136 | 209 - 212 | х.ч. | ||
| Азотная кислота | HNO3 | 63 | -20 | 121.6 | 1.5 | 98-100% |
| Уксусная кислота | CH3COOH | 60 | 16.64 | 117.8 | 1.1403 |
3. Расчет количества веществ, необходимых для синтеза:
Теоретический расчет
(Ad) 136 – 63 (HNO3)
(Ad) 50 – 23 (HNO3)
(Ad) 136 – 60 (CH3COOH)
(Ad) 50 – 22 (CH3COOH)
Практический расчет
(Ad) 13.6г. – 78г. (HNO3)
(Ad) 50г. – 286г. (НNO3)
(Ad) 13.6г. – 26г. (CH3COOH)
(Ad) 50г. – 96г. (CH3COOH)
4. Таблица количества веществ, необходимых для синтеза:
| Количествовеществпо руководству | Количество веществ в пересчете на заданное количество(практический расчет) | Количество веществ по уравнению реакции(теоретический расчет) | Избыток(недостаток) | Примечание | |||||||
| г | мл | моль | г | мл | в пересч. хч. г. | моль | г | моль | г | % | |
| 78 | 52 | 1.2 | 286 | 191 | 280 | 1.3 | 23 | 0.365 | +257 | 91 | 98 – 100% |
| 26.2 | 23 | 0.4 | 96 | 84.5 | 96 | 1.6 | 22 | 0.365 | +74 | 77 | |
| 13.6 | - | 0.1 | 50 | - | 50 | 0.365 | 50 | 0.365 | 0 | 0 | х.ч. |
Реактивы: адамантан 50 г.
азотная кислота 191 мл.
уксусная кислота 84.5 мл
5. Теоретический выход приготовляемого вещества по взятому в недостатке реактиву, участвующему в реакции, равен 72 г
6. Описание хода синтеза
В трехгорлую колбу с механической мешалкой и термометром через воронку вливают 84.5 мл. ледяной уксусной кислоты. Общий объем азотной кислоты делят примерно пополам. Первую порцию азотной кислоты (95 мл.) приливают к уксусной кислоте при этом выдерживаем температуру в пределах 15 – 200С, используя лед, который добавляется в «ванночку» по мере необходимости. Приготовив таким образом смесь кислот, прибавляют небольшими порциями адамантан 50 г. Реакционную смесь выдерживают в течении трех чесов при температуре 15 – 200С. Полученную массу выливают на лед. Выпавший осадок промывают водой и отфильтровывают, сушат.
7. Выход чистого продукта: 48 г. (65% от теоритического количества)
ВЫВОДЫ
1. Рассмотрен литературный материал по нитратам адамантанового и алифатического рядов.
2. Проанализированы и выбрана оптимальная методика проведения синтеза нитрата адамантана.
3. Проведен синтез нитрата адамантана.
Библиографический список.
1. Е. Ю. Орлова. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. Л., «Химия», 1973.
2. R. Boschan, R. Merrow, R. Dolah The Chemistry of nitrate esters. Chemical Reviews., №44, 485 (1955)
3. Раймонд Форд и Пауль Шлейер «Адамантан: значение алмазной структуры». Chemical Reviews №3, 277-300 (1964)
4. Е. О. Жилкина, Ю. Н. Климочкин, М. В. Леонова, И. К. Моисеев «Синтез и свойства нитратов адамантана». Панорама современной химии России. Успехи химии адамантана. Сб. обзорных статей. – М.: Химия, 2007. - 320 с.
5. Средства Интернета:
http://www.krugosvet.ru/articles/124/1012428/1012428a1.htm
http://www.chemport.ru/chemical_encyclopedia_article_18.html
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/22.html
http://www.chem.msu.su/rus/teaching/oil/spezprakt-adam.html