Otrzymywanie benzoesanu metylu

BENZOESAN METYLU

RÓWNANIE REAKCJI:

OPIS:
– Reakacja zachodzi według mechanizmu substytucji przy acylowym atomie węgla.
– Estry benzoesowe prostych alkoholi mają przyjemny, intensywny zapach i są stosowane w przemyśle perfumeryjnym. Benzoesan metylu to środek zapachowy o zapachu owoców feijoa (czy ktoś widzial takie owoce? Jak to smakuje? 😉 )
– Benzoesan metylu to prawie bezbarwna ciecz, cięższa od wody, t.top. –12,1 ^oC, gęstość: 1,079 g/cm³. Dobrze rozpuszcza się w etanolu, tetrachlorku węgla i eterze dietylowym. Bardzo slabo rozpuszcza się w wodzie (rzędu 0,1 g estru na 100 g wody w temp. 22 ^oC).

SPRZĘT:
– kolba okrągłodenna 250 ml
– chłodnica zwrotna
– czasza elektryczna + transformator
– nasadka destylacyjna
– przedłużacz destylacyjny
– termometr ze szlifem do 250 ^oC
– kolba stożkowa 100 ml ze szlifem lub florenka x 3
– rozdzielacz 250 ml
– korek na szlif pasujący do kolbki płaskodennej
– lejek szklany
– kolba okrągłodenna 100 ml x 2
– termometr ze szlifem do 250 ^oC

ODCZYNNIKI:
– kwas benzoesowy: 15 g
– metanol bezwodny: 51 ml
– stęż. H₂SO₄: 1,4 ml
– dichlorometan (= chlorek metylenu)
– nasycony roztwór NaHCO₃: 25 ml
– bezw. siarczan magnezu

WYKONANIE:
1. W kolbie okrągłodennej (250 ml) umieszcza się 15 g kwasu benzoesowego (białe igły), 51 ml bezwodnego metanolu oraz 1,3 ml stężonego kwasu siarkowego (1). Na kolbę nakłada się chłodnicę zwrotną wodną (Liebiga), przymocowaną do statywu łapą palczastą i łącznikiem.
2. Całość ogrzewa się pod chłodnicą zwrotną w czaszy elektrycznej przez ok. 4 godz. Można dlużej ale raczej nie krócej, bo wydajnośc będzie mniejsza. Usuwa się chladnicę zwrotną, na kolbe nakłada się nasadke destylacyjną i chłodnice destylacyjna wraz z przedłużaczem destylacyjnym, pod który podstawia się odbieralnik – kolbę stożkową 100 ml ze szlifem lub florenkę.
3. Nadmiar alkoholu oddestylowuje się, pozostałość ochładza się i przenosi do rozdzielacza zawierającego 125 ml wody (2).
4. Warstwę organiczną wytrząsa się w rozdzielaczu (ostrożnie!) z nasyconym roztworem NaHCO₃ (25 ml) do momentu aż przestanie wydzielać się CO₂ (*).
5. Po oddzieleniu warstw, usuwa się warstwę wodną (3), a warstwę organiczną przemywa się wodą (4) i suszy bezw. MgSO₄ (5). W przypadku gdy używany był dichlorometan rozpuszczalnik oddestylowuje się, a produkt wydziela się przez destylację prostą.
6. Temp. wrz. 198 – 200 ^oC

OBSERWACJE:
(*) Po ostrożnym otwarciu rozdzielacza słyszymy syczenie. ustawić rozdzielacz w pozycji pionowej, otworzyć na chwilę korek, celem wyrównania ciśnień. Później mozna wtrząsać stopniowo coraz intensywnej, ale nadal pamiętac należy o częstym otwieraniu korka.

UWAGI DOTYCZĄCE PRZEPROWADZENIA DOŚWIADCZENIA:
(1) Kwas siarkowy pełni tutaj role czynnika odwadniającego i katalizującego reakcję. Z kwasem siarkowym pracowac w rękawiczkach – boleśnie parzy!
(2) W razie braku rozdziału warstw należy dodać niewielką ilość dichlorometanu, ester rozpuści się w dichlorometanie.
(3) Jak sprawdzić, która z warstw jest warstwą wodną? Na szkiełko zegarkowe spuszczamy kilka kropelek dolnej warstwy, dodajemy 1 cm³ wody i mieszamy – jeśli kropelki wymieszały się z wodą, warstwa dolną była warstwą wodną, jeśli się nie wymieszały, lecz w wodzie widzimy np. kropelki – dolna warstwa była organiczna.
(4) Przemywanie roztworu wodą w rozdzielaczu: do rozdzielacza wlewamy roztwór, który ma być przemywany, dodajemy wody, w ilości 1/3 objętości roztworu, który przemywamy, zamykamy korkiem rozdzielacz i ostrożnie wstrząsamy jego zawartość, ustawiamy rozdzielacz pionowo, otwieramy na chwilę korek, celem wyrównania cisnień. Znów zamykamy, wstrząsamy, otwieramy. I jeszcze ze dwa razy. Ustawiamy rozdzielacz pionowo, zdejmujemy korek, po rozdzieleniu się warstw usuwamy warstwę wodną. Czasami takie przemywanie należy przeprowadzić kilkakrotnie, wówczas za każdym razem usuwamy starą warstwę wodna, a dodajemy nową.
(5) Jak osuszyc roztwór w kolbie? Do kolby z roztworem wsypujemy siarczan magnezu, lekko wstrząsamy kolbę. Jeśli środek suszący jest sypki, to go wystarczy. Jesli tworzy on coś przypominającego tłuste krople pływające w roztworze organicznym dosypujemy go odrobinę, wstrząsamy kolbą i patrzymy, czy teraz jest sypki. Kolba może się lekko rozgrzac, możemy obserwowac pęcherzyki gazu. Kolbę zamykamy korkiem, odstawiamy na ok. kwadrans. W tym czasie przygotowujemy zestaw do odsączenia środka suszącego: sączymy pod normalnym ciśnieniem. Potrzebujemy: suchą kolbę okrągłodenną, szklany lejek stożkowy i bibułkowy sączek karbowany. Odsączamy środek suszący, a rozpuszczalnik usuwamy poprzez destylację.