Реактивы: анилин, нитрит натрия, концентрированная соляная кислота, бромная вода, иодид калия, n-толуидин, йодкрахмальная бумага, м -нитроанилин, 1-процентный раствор гидросульфита натрия, концентрированная серная кислота, раствор хлорида железа (III), мочевина.
Оборудование: делительная воронка, прибор для перегонки с водяным паром, термометр, стаканы на 50 мл, водяная баня, лед, воронка с гвоздиком и пробирка с отводом.
а) Получение фенола (тяга!). К 7 мл воды в стакане прибавляют 1,5 мл концентрированной серной кислоты, наливают 1 мл анилина и нагревают до полного его растворения. Затем смесь охлаждают до 0° С (во льду). Постепенно при перемешивании (можно термометром) прибавляют раствор 0,8 г нитрита натрия в 4 мл воды, следя за тем, чтобы температура не была выше 5-7 °С. Прибавив большую часть нитрита натрия, помещают каплю реакционной смеси на йодкрахмальную бумагу. Если посинение не наблюдается, то добавляют еще нитрита натрия. Если же через 1-2 мин после прибавления последней порции нитрита натрия будет обнаруживаться азотистая кислота (посинение бумаги), диазотирование прекращают. Полученный прозрачный раствор соли диазония переливают в прибор для перегонки с водяным паром, кладут туда кипятильный камушек. Пробирку осторожно нагревают в стакане с горячей водой, охлаждая при этом приемник холодной водой. После окончания выделения из пробирки газа ее нагревают пламенем горелки и отгоняют с паром образовавшийся фенол. Перегонку прекращают, когда в приемник будет перегоняться прозрачная жидкость. К дистилляту по каплям прибавляют бромную воду. Происходит обесцвечивание бромной воды и образование белого осадка трибромфенола.
Напишите уравнение реакции диазотирования анилина. Рассмотрите механизм реакции.
б) Получение йодбензола (тяга!). В стакане смешивают 7 мл воды с 1,5 мл концентрированной серной кислоты. К раствору приливают 1 мл анилина. Смесь охлаждают до 0°С и при перемешивании добавляют 0,8 г нитрита натрия в 4 мл воды. Температура смеси должна быть не выше 5-7°С. Затем проверяют кислотность среды индикатором (конго), берут пробу раствора (стеклянной палочкой) и наносят ее на йодкрахмальную бумагу. Посинение бумаги свидетельствует об окончании реакции диазотирования. Для удаления избытка азотистой кислоты в реакционной среде к соли диазония при охлаждении добавляют сухую мочевину до прекращения выделения газа. Полученную соль диазония прибавляют к раствору 2 г иодида калия в 3 мл воды. Смесь нагревают на водяной бане до прекращения выделения газа. Какой газ при этом выделяется? На дне появляется тяжелая жидкость (йодбензол), окрашенная в бурый цвет образующимся йодом. (Объясните, в результате, каких реакций выделяется свободный йод.) Йодбензол отделяют делительной воронкой, встряхивают с 3-4 мл 1-процентного раствора гидросульфита натрия, водой и высушивают хлоридом натрия.
Напишите уравнения следующих реакций: получение иодбензола и взаимодействие мочевины с азотистой кислотой. Какой газ при этом выделяется? Почему нельзя допускать избытка азотистой кислоты в реакционной среде?
г) Получение м-нитрофенола (тяга!). В стакане на 25 мл растворяют 2 г м -нитроанилина в 3 мл концентрированной серной кислоты и 5 мл воды. Смесь нагревают до растворения осадка, а затем охлаждают во льду до 3-5°С. К выпавшему сернокислому анилину приливают при перемешивании в течение 4-5 мин охлажденный раствор 1 г нитрита натрия в 3 мл воды, проверив при этом кислотность среды индикатором (конго). Смесь оставляют на 10 мин, а затем проверяют йодкрахмальной бумагой присутствие свободной азотистой кислоты. Для этого каплю раствора помещают на йодкрахмальную бумагу. Если она синеет, то диазотирование заканчивают. Полученную соль диазония выливают небольшими порциями в стакан с нагретым раствором серной кислоты в воде (10 мл концентрированной серной кислоты и 8 мл воды). После окончания выделения азота массу нагревают до кипения (для полного разложения соли диазония), а затем охлаждают во льду при помешивании. Выделившийся ж -нитрофенол отсасывают, промывают небольшим количеством холодной воды (м -нитрофенол плавится при 97°С).
Присутствие фенольного гидроксила обнаруживают пробой с хлоридом железа. В пробирку наливают 1 мл раствора и прибавляют каплю хлорида железа (III). Появляется интенсивное окрашивание. Напишите уравнение протекающей реакции.
