Cykloheksanol * jest nasyconym alkoholem cyklicznym. To bezbarwne ciało stałe lub ciecz, o słabym zapachu, podobnym do oleju napędowego. Stanowi pochodną cykloheksanu (C6H11OH) - sześciowęglowego węglowodoru cyklicznego z którego jest otrzymywany na drodze katalitycznego utleniania tlenem z powietrza lub nadtlenkiem wodoru. Można go również otrzymać przez uwodornienie (dearomatyzacja) fenolu.
W przemyśle stosuje się go głównie do produkcji kwasu adypinowego oraz jako półprodukt do otrzymania kaprolaktamu z którego z kolei otrzymuje się Nylon i inne tworzywa sztuczne. Estry cykloheksanolu służą za plastyfikatory.
Przy długotrwałym kontakcie wywołuje zatrucia w tym uszkodzenia narządów rodnych, choć w odróżnieniu od jego pochodnej - cykloheksanonu - nie stwierdzono dlań działania rakotwórczego [1].
Natomiast związek końcowy Cykloheksen (C6H10) , jest bezbarwną, łatwo lotną cieczą o ostrym, bardzo niemiły zapachu. Przemysłowo może być otrzymywany przez uwodornienie benzenu, przez przyłączenie dwóch cząsteczek wodoru, co stanowi 4 atomy i stąd techniczna nazwa angielska tetrahydrobenzene. Jest łatwopalny. Wywołuje podrażnienia skóry. Stosowany jako rozpuszczalnik.
W cykloheksanolu do sąsiednich węgli podczepiona jest grupa OH i atom wodoru. Aby pomiędzy tymi węglami pojawiło się wiązanie podwójne, sąsiadujące podstawniki muszą ulec eliminacji, co wyglądałoby mniej więcej tak:
Jest to zatem właściwie odwodnienie, bo właśnie cząsteczka wody stanowi grupę opuszczającą. Typ zachodzącego procesu określa się jako E1, co oznacza eliminację jednocząsteczkową dwuetapową.
Reakcja zachodzi następująco:
W pierwszym etapie silny kwas mineralny przyłącza wodór do grupy hydroksylowej tworząc grupę HOH, stanowiącą dobrą grupę opuszczającą. Po jej eliminacji na opuszczonym węglu pojawia się ładunek dodatni, co większa kwasowość atomów sąsiadujących. Stanowiąca słabą zasadę cząsteczka wody przyjmuje jeden wodór. Sąsiadujące ze sobą węgle zmieniają hybrydyzację z sp3 na sp2, a pomiędzy nimi pojawia się wiązanie podwójne.
Ponieważ w pierwszym etapie cząsteczka przyjęła a w ostatnim odrzuciła atom wodoru, przyjmuje się że kwas jest w tej reakcji katalizatorem.
A teraz czas na opis nieszczęsnej syntezy:
Do kolby dwuszyjnej, z podłączonym wkraplaczem i deflegmatorem umieściłem mieszaninę 85% kwasu ortofosforowego V**, mającego postać oleistej cieczy, z częścią potrzebnej ilości cykloheksanolu. I oczywiście wrzuciłem kawałek porcelany aby mi dobrze wrzało. Resztę substratu umieściłem we wkraplaczu. U górnego wylotu deflegmatora umieściłem termometr i połączyłem z chłodnicą wodną. Odbieralnikiem była erlenmajerka ze szlifem zanurzona w krystalizatorze z lodem. Wszystkie szlify musiały być nasmarowane silikonowym smarem dla zmniejszenia strat lotnego produktu. Aparatura wyglądała następująco:
Aparatura
Gdy wszystko było przygotowane włączyłem czaszę grzejną, w którą wsadzona była kolba i ogrzewałem zawartość pilnując przy tym, aby temperatura na szczycie deflegmatora nie przekraczała 90 stopni Celsiusza. Zwróciłem przy okazji na bardzo wygląd deflegmatora, który zamiast być wypełniony kształtkami czy połamanymi rurkami jak to bywa, miał postać rury z wypustkami wchodzącymi do jej środka i niemal całkowicie wypełniającymi jej przekrój.
Deflegmator
Podczas ogrzewania powoli wkraplałem pozostały cykloheksanol, co stanowiło zresztą pewien sposób regulacji temperatury - wkroplenie kolejnej porcji zmniejszało ją szybciej niż zmniejszenie grzania przy pomocy regulacji mocy czy podniesienie luźno tkwiącej w koszyczku kolby. Całość syntezy odbywała się w przymkniętym i włączonym dygestorium, a do odbieralnika co pewien czas należało dodać lodu - to zaś z uwagi na dużą lotność oraz silny, niemiły zapach (wręcz smród) produktu, który łatwo się uciekał. I tak się to grzało:
Grzeje się
Gdy cały surowiec został wkroplony, a z chłodnicy przestał kapać produkt, przerwałem ogrzewanie i wsypałem do odbieralnika szczyptę soli. Destylat, stanowiący mieszaninę wody z cykloheksenem rozdzielił się na dwie nie mieszające się warstwy. Całość przelałem do rozdzielacza i oddzieliłem dolną, wodną warstwę:
W rozdzielaczu
Do górnej warstwy dodałem trochę bezwodnego chlorku wapnia, dla usunięcia śladów wilgoci, następnie przelałem ciecz, już w dosyć niewielkiej ilości, z powrotem do osuszonej kolby dwuszyjnej i destylowałem mając zamiar odebrać frakcję z temperatury 81-83 stopni.
Mając zamiar, bo jakoś tak składając ponownie aparaturę zapomniałem nasmarować smarem szlifów. Już na początku ilość powstałego produktu była niewielka, teraz zaś większość z owej drobiny ulotniła się i nim się zorientowałem, nie wiele zostało.
Ostatecznie pozostało mi 8% oczekiwanej ilości, choć teoretyczna wydajność powinna wynosić do 70% [ :( ]
Cykloheksen
Oby następne zajęcia wychodziły mi lepiej.
Ps. W ramach praktyk zrobiłem dużo ciekawych zdjęć i nawet filmiki, więc we wrześniu powinno pojawić się parę ciekawych notek
-------
[1] http://www.ciop.pl/8666.html#rs1
Przepis na podstawie Vogla
* zwykłem linkować odnośniki na temat związków do polskiej Wikipedii, ale w tym przypadku artykuł jest żenująco krótki i doprawdy nie było do czego.
** można też użyć kwasu siarkowego, ale technika wykonania jest wówczas trochę inna
Super opis, dzięki i pozdrwiam
OdpowiedzUsuńSuper opis? Chyba opis dla ułomnych .. żenada ..
OdpowiedzUsuńPo pierwsze: kolumna Vigurex jest podstawowym rodzajem deflegmatora.
Po drugie: rozdzielacz umieszcza się w pierścieniu a nie w zwykłej łapie.
Po trzecie: lodu nie dodaje się do odbieralnika, tylko do naczynia, w którym zanurzony jest odbieralnik i nie po to, żeby mniej śmierdziało, tylko, żeby zmniejszyć lotność, co jest konsekwencją mniej intensywnego zapachu. W chemii nic nie śmierdzi, tylko ma charakterystyczny zapach.
Po czwarte: warstwy powstają od razu,a nie dopiero po dosypaniu soli.
Po piąte: nie istnieje coś takiego jak koszyczek grzejny. To jest czasza grzejna, ewentualnie płaszcz grzejny.
Po szóste: płaszcz grzejny jest podłączony do autotransformatora, co jest bardzo istotne, ale zostało tu pominięte.
Po siódme: przy gotowaniu czegokolwiek w kolbie konieczne jest użycie sit molekularnych. Patrząc na poziom intelektualny tego artykułu trzeba chyba wyjaśnić, że brak sit molekularnych prowadzi do przegrzania cieczy i wyrzucenia jej do deflegmatora.
Po ósme: wkraplanie pozostałego cykloheksanolu nie było sposobem regulacji temperatury, bo do tego służy autotransformator.
Po dziewiąte: nie czeka się z końcem destylacji na zakończenie kroplenia, ale na nagły skok temperatury (w dół lub w górę)
Po dziesiąte: temperatura destylacji nie zależy od tego, czy szlify zostały posmarowane smarem czy nie. Zależy od wyniku poprzedniej reakcji i dokładnego dopasowania sprzętu.
Po jedenaste: destylacja surowego produktu nie wymaga użycia kolby dwuszyjnej, a wręcz jest to beznadziejnie denne.
Po dwunaste: płaszcz grzejny powinien być umieszczony na podnośniku. W takiej konfiguracji w razie potrzeby nagłego przerwania ogrzewania należałoby pożyczyć różdżkę od Harrego Pottera i w magiczny sposób go odsunąć.
Po trzynaste: odbieralnik powinien być przynajmniej zaczepiony gumeczką, a najlepiej podtrzymywany łapą. W razie najdelikatniejszego dotknięcia aparatury cały produkt ląduje w wodzie, w której zanurzony był odbieralnik.
Po czternaste: w Voglu do suszenia warstwy organicznej sugerowany jest siarczan magnezu. Chlorek wapnia jest używany tylko jako wstępny środek suszący, więc istnieje niezerowe prawdopodobieństwo, że nie usunie się całej wilgoci.
Po piętnaste: chłodnica powinna być ułożona odwrotnie, ponieważ w tej konfiguracji w wężu odprowadzającym pojawia się pęcherzyk powietrza (zdjęcie).
Po szesnaste: płaszcz grzejny powinien być dopasowany do rozmiarów kolby. W najgorszym wypadku może być większy. Jest to konieczne, ponieważ kolba powinna opierać się na wnętrzu płaszcza.
Po siedemnaste: teoretyczna wydajność podana w Voglu to 80%, a nie maximum 70% jak tutaj podano.
Po osiemnaste: wydajność nie zależy od nasmarowania szlifów, tylko od dokładności wykonywania poszczególnych etapów syntezy.
Po dziewiętnaste: nie istnieje coś takiego jak oleisty zapach. Zapach może być charakterystyczny, gryzący, przyjemny itd. Oleista może być co najwyżej konsystencja.
Po dwudzieste: regulacja temperatury zachodzi TYLKO i wyłącznie na autotransformatorze. Nie wolno robić czegoś takiego jak podnoszenie lub obniżanie kolby.
Po dwudzieste pierwsze: odnośnie teorii:
a) nie ma czegoś takiego jak podstawnik wodorowy.
b) karbokation to ładunek dodatni na węglu a nie na wodorze.
c) nie ma czegoś takiego jak przyjmowanie katalitycznego charakteru kwasu. Kwas w tym przypadku jest katalizatorem. A dla informacji mało zorientowanego w temacie autora tekstu katalizator zawsze działa tak, że najpierw ulega reakcji, a potem się odtwarza.
Gratuluję adekwatnych kompetencji co do chemicznego BHP jak i poziomu intelektualnego tego artykułu.
Pozdrawiamy serdecznie i życzymy sukcesów w syntezie organicznej.
Młodzi Chemicy
Pięknie. Wspaniałe uwagi. Jestem wam wdzięczny za wszystko. Zwłaszcza za inteligentnie subtelne zauważenie mojego poziomu intelektualnego. Sam bym nie zauważył.
UsuńW zasadzie większość uwag wiąże się z tym, że opisałem jak ćwiczenie wykonywałem na pracowni a nie tak jak się powinno.
1.Kolumna tego typu jest sprzętem podstawowym - ale ja dotychczas miałem do czynienia z deflegmatorami z wypełnieniem; odnotowałem wrażenia estetyczne.
2. owszem, rozdzielacz powinno się umieścić w pierścieniu, ale ja umieściłem w łapie, dlatego jest jak jest
3. jak pisałem na początku, odbieralnikiem była kolba zanurzona w krystalizatorze z lodem
4. soli dodałem zgodnie z instrukcją prowadzącego, a warstwy nie tworzy mi się chętnie
5. faktycznie, moja pomyłka, później wytknięto mi to na kolokwium ale nie pamiętałem, że napisałem tak na blogu
6. faktycznie, zapomniałem
7. sito było ale zapomniałem o tym napisać
8. regulacja temperatury transformatorem słabo działała bo całość za bardzo się grzała i tak, a prowadzący przestrzegał by nie przekraczać 90 stopni, ponieważ zaś ad.12 w tym przypadku płaszcz grzejny stał na blacie i w związku z tym nie można go było obniżyć to ad.20 przy przekroczeniu albo nieco podnosiliśmy kolbę albo szybciej wkraplaliśmy co też obniżało temperaturę.
10. nie napisałem, że temperatura przy destylacji zależy od nasmarowania, taki po prostu zakres miałem w przepisie, nasmarowanie było potrzebne aby mi produkt się nie ulotnił, a ponieważ ad.18 tego zaniedbałem, to zostało mi niewiele
11.w naszym przypadku powiedziano nam, aby drugą destylację przeprowadzać w tym samym zestawie
14. w naszym przypadku dano nam chlorek wapnia
16. tutaj kolbka była nieco mniejsza
19. jest oleisty zapach - czyli zapach oleju, w tym przypadku kojarzył mi się z olejem samochodowym ale "jakby"
ktos poda gdzie znajde to w Voglu ? (strona)
OdpowiedzUsuń