TỔNG HỢP NEROLIN (β-Naphtyl methyl ether)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM ********* NHÂN TÀI CHO PHÁT TRIỂN Học phần THÍ NGHIỆM HÓA HỮU CƠ Bài thí nghiệm số 03 “TỔNG HỢP NEROLIN” (β-naphtyl methyl ether) GVHD: TS.Đỗ Chiếm Tài Thực hiện: Nhóm 3 Lý Thị Hằng Trần Trung Hiếu Nguyễn Thị Hồng Hoa Bùi Thị Hoài Bà Rịa - Vũng Tàu, 2014 1. Thao tác thực hành thí nghiệm. Bước 1 Kiểm tra dụng cụ. Bước 2 Lắp đặt hệ thống đun gồm bếp điện với sinh hàn hồi lưu, kiểm tra hệ thống nước tuần hoàn để đảm bảo lạnh. Bước 3 Cân 26g β-naphtol và 36ml methanol vào bình cầu đáy tròn dung tích 250ml, lắc đều trong 5 phút, rồi cho tiếp 6ml H2SO4 đậm đặc. Bước 4 Lắp bình cầu (đã bỏ đá sôi) vào hệ thống sinh hàn hồi lưu. Đặt bếp dưới và gần sát đáy bình cầu (có thể kê bếp lên cho tiện tháo lắp) Lắp thêm nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ. Bật bếp và đun trong 70 phút. Trong lúc chờ hỗn hợp phản ứng, chuẩn bị sẵn dung dịch NaOH 10% (đun cách thủy tới 50oC) Bước 5 Ngừng đun, để nguội hỗn hợp đến khi ngừng sôi. Chuẩn bị nước đá làm lạnh. Đổ hỗn hợp vào becher chứa sẵn 150ml dung dịch NaOH 10% khuấy đều. Bước 6 Làm lạnh hỗn hợp bằng cách nhúng becher vào thau nước đá đã chuẩn bị, đợi kết tinh. Bước 7 Lọc và thu nerolin dưới áp suất kém qua phễu Buchner dưới áp suất kém và rửa sản phẩm bằng nước. Bước 8 Cho khối sản phẩm vào cốc thủy tinh, thêm tiếp 80 ml ethanol, đun cách thủy, đến khi sản phẩm hòa tan hoàn toàn. Làm lạnh dung dịch bằng nước lạnh. Bước 9 Lọc dưới áp suất kém. Rửa nerolin bằng dung dịch rượu loãng lạnh. Để sản phẩm tự khô ngoài không khí. Cân và thu sản phẩm nerolin màu trắng. 2. Một số lưu ý và giải thích - Đun hồi lưu: CH3OH là chất dễ bay hơi, nên ta phải hồi lưu lại để phản ứng hoàn toàn, tránh lãng phí. - Đun cách thủy: Mục đích là để chất lỏng được nóng đều và từ từ, tránh quá nhiệt cục bộ (nếu đun trực tiếp thì phần đáy bình sẽ bị nóng lên rất nhanh trong khi các phần khác chưa kịp nóng) , nhằm bảo vệ thiết bị khỏi tác động giãn nở của nhiệt và hạn chế tình trạng bay hơi nếu chất cần đun dễ bay hơi. - Rửa sản phẩm bằng nước: nerolin là chất không tan trong nước nên ta có thể dùng nước để rửa các tạp chất mà theo lý thuyết không bị ảnh hưởng tới lượng sản phẩm. - Kết tinh lại sản phẩm bằng cách đun nóng với ethanol: mục đích tinh chế sản phẩm. Để sản phẩm và tạp đều tan trong ethanol, nerolin tan yếu trong rượu nóng tỉ lệ 1:5. Để nguội thì nerolin kết tinh lại, tạp vẫn tan trong ethanol. - Lọc áp suất kém: Nếu ta lọc dưới cáp suất cao thì giấy lọc sẽ dễ bị rách dẫn đến mất mát chất. Hơn nữa nếu tinh thể chất nhỏ ta cũng dễ bị mất chất do bị hút qua giấy lọc. - Rửa sản phẩm bằng rượu loãng lạnh: để các tạp chất hòa tan trong rượu loãng, vì nerolin tan rất kém trong rượu lạnh 3. Cơ sở lý thuyết: Cơ chế phản ứng: - Quá trình O - alkyl hóa. Dưới sự có mặt của xúc tác H2SO4 và đun hồi lưu ở nhiệt độ cao. - Phản ứng thế nucleophin SN2 - Ở phân tử β-naphtol sự hút electron ở hai nhân thơm đối với oxi cộng với sự hút e của oxi làm cho nguyên tử Hidro rất linh động - Ở phân tử methanol: một phần do CH3 là nhóm đẩy, một phần do oxi hút e nên Hidro cũng rất linh động. - Cơ chế phản ứng như sau: Vai trò của NaOH: Trung hòa β-naphtol, vì theo như giải thích ở trên, nguyên tử Hidro của β- naphtol rất linh động làm cho phân tử có tính acid. Vậy nên sau phản ứng ta dùng NaOH loại bỏ β-naphtol. - Phương trình 4. Kết quả thí nghiệm và xử lý 3.1. Số liệu và kết quả - Khối lượng β-naphtol: 26 gam - Thể tích methanol: 36 ml - Thể tích acid H2SO4: 6 ml - Dung dịch đun hồi lưu sôi tại 91oC. - Khối lượng nerolin thu được: 14.08 gam - Thử điểm nóng chảy – mẫu nóng chảy tại 74oC 3.2. Tính hiệu suất: = = 0,1806 (mol) = = 0.891 (mol) ; ( = 0.792 g/mL) - Theo phương trình - Ta tính toán lượng nerolin lý thuyết theo : - Hiệu suất phản ứng: 3.3. Nguyên nhân hiệu suất tổng hợp thấp và cách khắc phục: - Thao tác lọc rửa dẫn đến mất mát sản phẩm, khắc phục: + Kết tinh ở nhiệt độ thấp và thời gian lâu để nerolin kết tủa hoàn toàn. + Rửa nerolin bằng dung dịch rượu loãng lạnh. + Để nerolin khô ở nhiệt độ phòng, không đem sấy để tránh mất mát vì nerolin bay hơi ở nhiệt độ thấp. - Quá trình phản ứng không hoàn toàn. Khắc phục: +Thời gian tiến hành phản ứng phải đủ lâu để phản ứng xảy ra với tỉ lệ cao (trên 70 phút). + Khống chế nhiệt độ để tỉ lệ hồi lưu phù hợp và để phản ứng tổng hợp xảy ra thuận lơi. 5. Ứng dụng - Nerolin là thành phần trong nước hoa và mỹ phẩm, chủ yếu là làm hương liệu. - Được sử dụng trong sản phẩm gia dụng, hương vị hàng ngày, hương vị thực phẩm. - Làm chất ổn định trong xà phòng. - Ngoài ra nerolin còn dung trong y dược, điều trị bệnh suy tim.