Синтез нитробензойной кислоты (стр. 1 из 5)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологический факультет

Кафедра органической химии

Синтез м-Нитробензойной кислоты

Курсовая работа

Выполнил студент

3 курса, 3 группы

Кириллов Евгений Владимирович

Научный руководитель

Д.х.н., профессор Моисеев И.К.

САМАРА 2007

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание

1. Введение

2. Обзор литературы

3. Обсуждение результатов

4. Экспериментальная часть

4.1. Реагенты и оборудование

4.2. Методика эксперимента

5. Выводы

6. Библиография

1. Введение

Ароматическими карбоновыми кислотами называются производные бензола, содержащие карбоксильные группы, непосредственно связанные с углеродными атомами бензольного ядра. Кислоты, содержащие карбоксильные группы в боковой цепи, рассматриваются как жирноароматические.

Ароматические кислоты могут быть разделены по количеству карбоксильных групп на одно-, двух- и более основные. Названия кислот, у которых карбоксильная группа непосредственно связана с ядром, производятся от ароматических углеводородов. Названия кислот с карбоксилом в боковой цепи производятся обычно от наименований соответствующих кислот жирного ряда. Наибольшее значение имеют кислоты первого типа: например, бензойная (бензолкарбоновая) С₆Н₅—СООН, п-толуиловая

(п-толуолкарбоновая), фталевая (1,2-бензолдикарбоновая), изофталевая (1,3-бензолдикарбоновая), терефталевая (1,4-бензолдикарбоновая):

Из кислот второго типа отметим фенилуксусную кислоту (I), метилфенилуксусную,

или 2-фенилпропановую, кислоту (II):

Физические свойства

Монокарбоновые кислоты ряда бензола — бесцветные кристаллические вещества с температурой плавления выше 100 °С. Кислоты с пара-положением заместителей плавятся при значительно более высоких температурах, чем их изомеры. Ароматические кислоты кипят при несколько более высоких и плавятся при значительно более высоких температурах, чем кислоты жирного ряда с тем же числом углеродных атомов. Монокарбоновые кислоты довольно плохо растворяются в холодной воде и значительно лучше в горячей. Низшие кислоты летучи с парами воды.

В водных растворах монокарбоновые кислоты обнаруживают большую степень диссоциации, чем кислоты жирного ряда: константа диссоциации бензойной кислоты 6,6·10^-5 , уксусной кислоты 1,8·10^-5.

Отдельные представители. Применение

Бензол был открыт Фарадеем в 1825 г. и была установлена его брутто-формула-С₆Н₆. В 1865 г. Кекуле предложил его структурную формулу как циклогексатриена-1,3,5. Этой формулой пользуются и в настоящее время, хотя она, как позднее будет показано, несовершенна - не отвечает полностью свойствам бензола.

Наиболее характерной особенностью химического поведениябензола является удивительная инертность двойных углерод-углеродных связей в его молекуле: в отличие от рассмотренных; ранее непредельных соединений он устойчив к действию окислителей (например, перманганата калия в кислой и щелочной среде, хромового ангидрида в уксусной кислоте) и не вступает в обычные реакции электрофильного присоединения, характерные для алкенов, алкадиенов и алкинов.

Пытаясь объяснить свойства бензола особенностями строения, многие ученые вслед за Кекуле выдвигали по этому поводу свои гипотезы. Поскольку непредельность бензола явно не проявлялась, считали, что двойных связей в молекуле бензола нет. Так, Армстронг и Байер, а также Клаус предположили, что в молекуле бензола четвертые валентности всех шести атомов углерода направлены к центру и насыщают друг друга, Ладенбург - что углеродный скелет бензола представляет собой призму, Чичибабин - что в бензоле углерод трехвалентен.

Тиле, усовершенствуя формулу Кекуле, утверждал, что двойные связи в последнем не фиксированы, а постоянно перемещаются-«осциллируют», а Дьюар и Хюккель предложили структурные формулы бензола с двойными связями и малыми циклами.

В настоящее время на основании данных многочисленных исследований можно считать твердо установленным, что шесть углеродных и шесть водородных атомов в молекуле бензола находятся в одной плоскости и что облака π-электронов атомов углерода перпендикулярны плоскости молекулы и, следовательно, параллельны друг другу и взаимодействуют между собой. Облако каждого π-электрона перекрывается облаками π-электронов соседних углеродных атомов. Реальная молекула бензола с равномерным распределением π-электронной плотности по всему кольцу может быть представлена в виде плоского шестиугольника, лежащего между двумя торами.

Отсюда следует, что формулу бензола логично изображать в виде правильного шестиугольника с кольцом внутри, подчеркивая тем самым полную делокализованность π-электронов в бензольном кольце и равноценность всех углерод-углеродных связей в нем. Справедливость последнего заключения подтверждена, в частности, результатами измерения длин С—С-связей в молекуле бензола; они одинаковы и равны 0,139 нм (С—С-связи в бензольном кольце короче ординарных (3,154 нм), но длиннее двойных (0,132 нм)). Распределение электронной плотности в молекуле бензола; длины связей, валентные углы

Бензойная кислота простейшая ароматическая кислота, C₆H₅COOH; бесцветные блестящие пластинки или иглы с Тпл. 121,5°С, кристаллогидрат плавится при 90 °С. Встречается в свободном состоянии в некоторых смолах, особенно в бензойной смоле и в «драконовой крови» (красная твердая смола, добываемая из одного вида пальмы). В виде бензилового эфира она входит в состав перуанского бальзама. Б. к. в виде сложных эфиров и солей содержится в различных природных эфирных маслах, например гвоздичном. В виде гиппуровой кислоты (бензоилглицин) содержится в моче травоядных животных. Впервые выделена возгонкой в начале 17 в. из бензойной смолы (росного ладана), отсюда и получила название. Б. к. хорошо растворяется в органических растворителях, в воде - плохо; легко возгоняется; перегоняется с водяным паром. Получают Б. к. окислением толуола азотной или хромовой кислотой, а также декарбоксилированием фталевой кислоты.

В медицине её применяют при кожных заболеваниях наружно как антисептическое (противомикробное) и фунгицидное (противогрибковое) средства, а натриевую соль Б. к. - как отхаркивающее средство. Кроме того, натриевую соль Б. к. используют при консервировании пищевых продуктов. Сложные эфиры Б. к. (от метилового до амилового), обладающие сильным запахом, применяют в парфюмерной промышленности. Различные производные Б. к., например хлор- и нитробензойные кислоты, широко применяют для синтеза красителей. Эталон в калориметрии; основное вещество для установки титра щелочей; для бензилирования в органическом анализе; растворитель при определении молекулярного веса; для контроля достигавшейся максимальной температуры в стерилизаторах. В продаже часто фальсифицируется мылом, сахаром и многими кислотами. Фальсифицированная Б. К. дает на нагретом стекле твердый осадок.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ (СТ. ГОХП 27 - 1810)

квалиф	осн. вещ.%	Т.пл°С	Предельно допустимое содержание примесей %				Испытания(см. СТ. ГОХП)
			хлориды	ост. прокал.	сера	тяж. мет.
ч.д.а.	99,9	122-123	0,02	0,01	0,002	0,0005	На растворимость в аммиаке
ч.	99,5	122-123	0,05	0,05	0,005	0,002

Очень важным производным бензойной кислоты является ее хлорангидрид — хлористый бензоил. Это жидкость с характерным запахом и сильным лакриматорным действием. Используется как бензоилирующий агент.

Пероксид бензоила используется как инициатор для реакций полимеризации, а также как отбеливающий агент для пищевых масел, жиров, муки.

Толуиловые кислоты. Метилбензойные кислоты называют толуиловыми кислотами. Они образуются при частичном окислении о-, м- и п-ксилолов. NN-Диэтил-м-толуилмид является эффективным репеллентом — препаратом, отпугивающим насекомых:

п-трет-Бутилбензойную кислоту получают в промышленных масштабах жидкофазным окислением трет-бутилтолуола в присутствии растворимой соли кобальта в качестве катализатора. Применяется в производстве полиэфирных смол.

Фенилуксусную кислоту получают из хлористого бензила через нитрил или через магнийорганические соединения. Это кристаллическое вещество с т. пл. 76 °С. Благодаря подвижности подородных атомов метиловой группы легко вступает в реакции конденсации. Эта кислота и ее эфиры применяются в парфюмерии.

СЕРНАЯ КИСЛОТАH₂SO₄— сильная двухосновная кислота. Безводная 100%-ная С. к. при комнатной температуре представляет собой в сильной степени ассоциированное соединение с длинными, образованными на счет водородных связей, цепевидными молекулами. При повышении температуры эти цепочки разрушаются

Физические и химические свойства серной кислоты. Безводная С. к.— бесцветная маслянистая жидкость, застывающая в кристаллич. массу при +10,37°. При 279,6^С/700 мм безводная С. к. кипит с разложением до образования азеотрошюй смеси, содержащей 98,3% H₂SO₄ и 1,7% Н₂О (эта смесь кипит при 338,8°). С. к. смешивается с водой и SO₃ в любых соотношениях. Добавление воды к 100%-иой С. к. приводит к снижению температуры плавления (ок. 12⁰ на 1мольводы), отвечающему образованию почти 2 частиц из каждой молекулы воды.