Fenilasetik asit sentezleri

[G.Patton]

Giriş

Benzen klorürden fenilasetik asit elde etmek için iki etkili yol vardır. Birinci yol benzil siyanür aracılığıyla %77 'ye kadar verim elde edilmesini sağlar. Grignard reaktifi yoluyla benzil klorürden ikinci yol, teorik olarak %60 'a varan verimi açıklar. Her iki yolun da bazı avantajları ve dezavantajları vardır. Örneğin, benzil siyanür sentezi bir kimyagerin çok fazla deneyim kazanmasını gerektirir çünkü çok zehirli olan sodyum siyanür ile çalışmak zorundadır. Öte yandan, Grignard reaktifi yoluyla benzil klorürden elde edilen yol daha az toksik reaktif alır, ancak kimyager katı karbondioksit veya Kipp'in aparatı ile çalışmak zorundadır. Ayrıca, bu yöntem ilkine göre daha az verim verir. Forumumuzda Mandelik asitten yol veya alkalin hidroliz yoluyla Benzil siyanürgibi diğer fenilasetik asit sentez yollarını bulabilirsiniz .

Ayrıca, bu konuda benzenden ayrıntılı benzil klorür sentezi bulabilirsiniz. Son olarak, bu sentezi tekrarlamak isteyen kimyagerleri kimyasal cam, eldiven, kimyasal önlük ve solunum maskesi gibi tüm güvenlik ekipmanlarını kullanmanız gerektiği konusunda uyarmak istiyorum. Deneyleri iyi havalandırılan bir yerde, dışarıya çekilebilen bir sonda veya davlumbaz altında gerçekleştirin.

Görünüş: Güçlü bal benzeri bir kokuya sahip beyaz katı.

Kaynama Noktası: 265.5 °C/760 mm Hg; 144.2-144.8 °C/12 mm Hg;
Erime Noktası: 76-77 °C;
Molekül Ağırlığı: 136.15 g/mol;
Yoğunluk: 1.091 g/ml (20 °C).

Benzenden benzil klorür

Ekipman ve cam eşyalar.

• 1 L üç boyunlu şişe;
• Laboratuvar sınıfı termometre (0 °C ila 200 °C) ve şişe adaptörü;
• Reflü (çift yüzeyli) kondansatör;
• Mekanik karıştırıcı;
• Gaz giriş tüpü;
• Su banyosu;
• Isıtma plakası;
• HCl laboratuvar jeneratörü;
• 1 L Ayırıcı huni;
• Distilasyon aparatı;
• Retort standı ve aparatı sabitlemek için kelepçe;
• Su jetli aspiratör;
• Laboratuvar terazisi (1 - 200 g uygundur);
• 100 ml x2 ve 200 ml x2 kapaklı Erlenmeyer şişeleri;
• 500 ml Ölçüm silindiri.

Reaktifler.

• 200 g (227 ml) Benzen;
• 38 g %40 Formalin veya 20 g paraformaldehit;
• 50 g Susuz çinko klorür (ZnCl2);
• 100 g Sodyum bikarbonat (NaHCO3);
• 1 L Damıtılmış su;
• 100 g Susuz kalsiyum klorür (CaCl2)/magnezyum sülfat (MgSO4).

Bir reflü (çift yüzeyli) kondansatör, bir mekanik karıştırıcı (tercihen Hershberg tipi) ve şişenin dibine yakın bir yere kadar uzanan bir gaz giriş borusu ile donatılmış 1 litrelik üç boyunlu bir şişeye 200 g (227 ml) kuru benzen, 20 g paraformaldehit (%40 Formalin de kullanılabilir; Oranlar 200 g benzen, 38 g %40 formalin ve 50 g toz haline getirilmiş çinko klorür şeklindedir) ve 20 g ince toz haline getirilmiş susuz çinko klorür. Şişeyi, içindeki suyun seviyesi reaksiyonla yaklaşık aynı yükseklikte olacak şekilde düzenlenmiş bir su banyosu üzerinde destekleyin. Banyoyu 60 °C'ye ısıtın ve daha fazla gaz emilmeyene kadar (yaklaşık 20 dakika) hızlı bir hidrojen klorür akışı geçirin (araya giren boş bir yıkama şişesinden): soğumaya bırakın. Reaksiyon karışımını bir ayırma hunisine aktarın, iki adet 50 ml'lik soğuk su, iki adet 50 ml'lik doymuş sodyum bikarbonat çözeltisi (Yıkama işleminde tüm çinko tuzlarının uzaklaştırılması önemlidir, aksi takdirde ürün damıtma sırasında büyük ölçüde reçineleşir) ve son olarak 20 ml su ile yıkayın. Susuz kalsiyum klorür veya magnezyum sülfat ile kurutun ve sıcaklık 100-110 °C'ye yükselene kadar fraksiyonlama yan kolu olan bir Claisen şişesinden normal basınç altında damıtın. Biraz soğuduktan sonra, indirgenmiş basınç altında damıtın ve benzil klorürü 63-65 °C'de 12 mmHg'de toplayın. Verim 70 g'dır. Şişedekikalıntıda bir miktar (yaklaşık 4 g) p-ksilen diklorür, m.p. 100 °C ve az miktarda difenilmetan bulunur.

Benzilklorürden benzil siyanür

Ekipman ve cam eşyalar.

• 5 L Yuvarlak tabanlı şişe;
• Şişe adaptörlü laboratuvar sınıfı termometre (0 °C ila 200 °C);
• Reflü kondansatörü;
• Su banyosu;
• Isıtma plakası;
• 2 L Damlama hunisi;
• 2 L Buchner şişesi ve Ø 25 cm huni (veya Shott filtresi);
• Distilasyon aparatı;
• Retort standı ve aparatı sabitlemek için kelepçe;
• Filtre kağıdı;
• Konvansiyonel huni;
• Su jetli aspiratör;
• Laboratuvar terazisi (1 - 1000 g uygundur);
• Manyetik karıştırıcı;
• 1 L Ölçüm silindiri;
• 2 L x2; 500 ml x2 Beherler.

Reaktifler.

• 500 g (10 mol) Sodyum siyanür (NaCN);
• 450 ml Damıtılmış su;
• 1000 g (8 mol) Benzil klorür;
• 1300 g Alkol %95 (EtOH);
• 775 ml Sülfürik asit aq. %50 (H2SO4);
• 100 g Sodyum bikarbonat (NaHCO3);
• 100 g Sodyum klorür (NaCl).

Bir geri akış kondansatörü ve ayırma hunisi tutan bir tıpa ile donatılmış 5000 ml'lik yuvarlak tabanlı bir balona 500 g (10 mol) toz sodyum siyanür (yüzde 96-98 saf) ve 450 ml su konur. Karışım, sodyum siyanürün çoğunun çözünmesi için bir su banyosunda ısıtılır ve ardından 1000 g (8 mol) benzil klorür (bp 170-180 °C), 1000 g %95 alkol ile karıştırılarak 30-45 dakika boyunca damlatma hunisinden geçirilir. Karışım daha sonra buhar banyosu üzerinde bir reflü kondansatörü altında dört saat ısıtılır, soğutulur ve sodyum klorürün çoğunu çıkarmak için emme ile süzülür. Mekanik olarak tutulmuş olabilecek benzil siyanürü uzaklaştırmak için süzülen tuzu küçük bir miktar alkolle yıkamak iyi olur.

Şişeye şimdi bir kondansatör takılır ve buhar banyosunda mümkün olduğunca çok alkol damıtılır. Kalan sıvı soğutulur, gerekirse süzülür ve benzil siyanür tabakası ayrılır. Bu ham benzil siyanür şimdi bir Claisen damıtma şişesine konur ve düşük basınç altında damıtılır, önce su ve alkol ve son olarak siyanür gelir (çözücülerin ve benzil siyanürün son kısmının vakum altında damıtılması tercih edilir). Bir fraksiyonlama kolonu kullanmak avantajlıdır. Malzeme 135-140 °C'de 38 mm Hg'de (115-120 °C'de 10 mm Hg'de) toplanır. Verim 740-830 g'dır (teorik miktarın%80-90 'ı). Kötü kokulu benzil izosiyanidi gidermek ve ürünün raf ömrünü önemli ölçüde uzatmak için nihai ürünün yıkanması tercih edilir. Bir kez damıtılan benzil siyanür, 500 ml suya 275 ml konsantre sülfürik asit eklenerek hazırlanan eşit hacimde ılık (60 °C) %50 sülfürik asit ile beş dakika boyunca kuvvetlice çalkalanır. Benzil siyanür ayrılır ve eşit hacimde doymuş sodyum bikarbonat çözeltisi ve ardından eşit hacimde yarı doymuş sodyum klorür çözeltisi ile yıkanır. Daha sonra kurutulur ve düşük basınç altında damıtılır. Yıkamalardaki kayıp ihmal edilebilir düzeydedir.

Benzil siyanürden fenilasetik asit

Ekipman ve cam eşyalar.

• 5 L Üç boyunlu yuvarlak tabanlı şişe;
• Mekanik karıştırıcı;
• Reflü kondansatörü;
• Su banyosu;
• Isıtma plakası;
• 2 l Buchner şişesi ve Ø 25 cm huni (veya Shott filtresi);
• Geleneksel huni;
• Filtre kağıdı;
• Distilasyon aparatı;
• Retort standı ve aparatı sabitlemek için kelepçe;
• 1 L Ölçüm silindiri;
• 2 L x2; 500 ml x2 Beherler;
• Su jetli aspiratör;
• Laboratuvar terazisi (1 - 1000 g uygundur);
• Laboratuvar sınıfı termometre (0 °C ila 200 °C), şişe adaptörü ile birlikte;
• 2 l x2; 500 ml x2 Beherler.

Reaktifler.

• 3500 ml Damıtılmış su;
• 840 ml Sülfürik asit konsantresi (H2SO4);
• 700 g (6 mol) Benzil siyanür.

1150 ml su, 840 ml teknik sülfürik asit ve 700 g (6 mol) benzil siyanür, mekanik bir karıştırıcı ile donatılmış 5 litrelik üç boyunlu bir balonda karıştırılır. Erlen bir reflü kondansatörüne bağlanır ve karıştırıcı çalışırken 3 saat boyunca ısıtılır. Bundan sonra, şişenin içeriği r.t.'ye kadar soğutulur ve ardından 2 litre soğuk suya dökülür. Bu durumda, katı bir kek oluşumunu önlemek için kütlenin karıştırılması gerekir. Elde edilen fenilasetik asit Buchner hunisinde süzülür. Reaksiyon ürünü su altında eritilir ve birkaç kez sıcak su ile dekantasyon yoluyla yıkanır. Yıkamalar soğutulduktan sonra az miktarda fenilasetik asit elde edilir, bu süzülür ve maddenin ana kısmına eklenir. Son durulamadan gelen sıcak su, ürün hala eriyik haldeyken boşaltılır. Sıvı asit 2 litrelik bir Claisen şişesine dökülür ve vakum altında damıtılır. İlk olarak, az miktarda su damıtılır ve atılır. Daha sonra, yaklaşık 20 ml'lik kesim fark edilebilir miktarda benzil siyanür ile geçer. Bu fraksiyon bir sonraki sentez için kullanılır. Bir sonraki (üçüncü) fraksiyon 176-189 °C (50 mm Hg) sıcaklıkta damıtılır; ayrı olarak toplanır. Bir süre bekledikten sonra fraksiyon katılaşır.

Böylece elde edilen ürün, m.p. 76-76.5 °C olan oldukça saf bir fenilasetik asittir; verim 630 g'dır (teorinin%77.5'i). Sonraki sentezde kullanılan ikinci fraksiyon önemli miktarda fenilasetik asit içerdiğinden, toplam ürün verimi teorik verimin en az %80'idir. Fenilasetik asidin hoş olmayan bir kokusu vardır.

Grignard reaktifiaracılığıyla benzil klorürden fen ilasetik asit

Ekipman ve cam eşyalar.

• 250 ml Üç boyunlu yuvarlak tabanlı şişe;
• İmbikstandı ve aparatı sabitlemek için kelepçe;
• Mafsallı mekanik karıştırıcı;
• 500 ml bypasslı damlatma hunisi;
• Reflü kondansatörü;
• Kalsiyum klorür tüpü;
• Isıtma plakası;
• Su banyosu;
• Buz tuzu banyosu (-10 °C);
• Wolfe's Flask x2;
• Kipp aparatı veya katı karbondioksit;
• 500 ml Ayırıcı huni
• Su jetli aspiratör;
• Laboratuvar terazisi (1 - 100 g uygundur);
• Filtre kağıdı;
• 100 ml Ölçüm silindiri;
• 500 ml x2; 100 ml x2 Beherler;
• 1 L Buchner şişesi ve huni (veya Shott filtresi).

Reaktifler.

• 2,4 g Magnezyum talaşı (Mg).
• 120 ml Dietil eter.
• 12,7 g Benzil klorür.
• 200 ml Sülfürik asit konsantresi (H2SO4).
• 20 ml damıtılmış su içinde 10 g HCl (d 1.19) ve 100 ml %10 hidroklorik asit.
• 1 L Damıtılmış su.

Mafsallı bir mekanik karıştırıcı, bir damlatma hunisi ve kalsiyum klorür tüpü olan bir geri akış kondansatörü ile donatılmış 250 ml'lik üç boyunlu yuvarlak tabanlı bir şişeye 2,4 g magnezyum talaşı koyun, 30 ml mutlak eter ekleyin ve 50 ml mutlak eter içinde 12,7 g benzil klorür çözeltisinden 3-4 ml ekleyin. Reaksiyon başladıktan sonra, eter bulanıklaşır ve kaynar (gerekirse, reaksiyonu başlatmak için, şişe ılık su içeren bir banyoya daldırılır), eter her zaman sakin ve eşit bir şekilde kaynayacak şekilde damla damla benzil klorürün eterli bir çözeltisi eklenir. Tüm benzil klorürün eklenmesinden sonra, karışım magnezyum tamamen çözülene kadar 1-1,5 saat boyunca bir su banyosunda ısıtılır.

Şişeyibuz ve tuz karışımıyla güçlü bir şekilde soğutun (-10 °C), damlatma hunisini bir gaz borusuyla değiştirin ve 3-4 saat boyunca bir silindirden veya Kipp aparatından çok güçlü olmayan bir kuru karbondioksit akımı geçirin, gazı konsantre sülfürik asit içeren iki Wolfe Şişesinden geçirerek kurutun (reaksiyona katı karbondioksit ekleyerek daha yüksek fenilasetik asit verimi elde edebilirsiniz).

Daha sonra gaz borusunu bir damlatma hunisi ile değiştirin ve güçlü soğutma ve karıştırma ile 20 ml su içinde damla damla 10 g HCl (d 1.19) çözeltisi ekleyin. Reaksiyon karışımı iki şeffaf tabakaya bölündüğünde, şişenin içeriği bir ayırma hunisine aktarılır, iyice çalkalanır ve çökeltildikten sonra sulu tabaka ayrılır. İkinci tabaka iki kez eter ile ekstrakte edilir (20 ml'lik kısımlar). Fenilasetik asidin birleştirilmiş eter çözeltileri seyreltik sodyum hidroksit çözeltisi ile tekrar çalkalanır, alkali çözelti ayrılır, %10 hidroklorik asit ile asitlendirilir ve soğutulur. Elde edilen fenilasetik asit vakum altında süzülür, soğuk suyla yıkanır, iyice sıkılır ve sıcak sudan yeniden kristallendirilir. m.p. 75 °C, verim 8 g (%60 teorik).