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アニリンと酢酸からアセトアニリドを合成したのですが、この反応が可逆反応だからって、なぜ収率が低くなるですか?副生成物の水をすべて除去出来ないからでしょうか?だとしたら、もしすべて除去出来た場合収率は高くなるのでしょうか?

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A 回答 (4件)

実際にどのような条件で実験をしたのかの記載が無いので、正確には答えられません。



この反応式は以下のようです。

PhNH2 + CH3COOH → PhNH3+COO- → PhNHCOCH3 + H2O

通常は無水酢酸で合成するのですが、この方法では中間体からの脱水が困難です。ですから脱水剤としてDCCなど用いるのです。

ご質問の可逆反応だから収率が低いことはありません。きっちりと水を除けば反応は完結するはずです。

ですが、本反応の脱水は困難で高温長時間必要で、定量的な反応ではないと思います。

この回答への補足

早速の回答どうもありがとうございます。実験は、アニリンと氷酢酸を試験管に入れ、還流冷却器をつけて砂浴中で1時間反応させました。還流冷却器で水を蒸発させたのだと思うんですが、それだとやはりすべては除去出来ないのでしょうか?お願いします。。                             

補足日時:2004/11/28 19:22
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この回答へのお礼

十分な説明がなかったのにわかりやすい回答どうもありがとうございました。すごく参考になりました。

お礼日時:2004/11/28 19:27

おしゃる通りです。



この反応は可逆反応です。水があるとアニリンと酢酸に戻ります。

水を除去するのに時間が掛かると言う事です。
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この回答へのお礼

何度も何度も本当にどうもありがとうございました。とても助かりました。また何かあった時はよろしくお願いします。

お礼日時:2004/12/02 09:27

蒸気がたくさん出ていたとのことですが、この蒸気は外に逃がしているのでしょうか?それとも還流冷却器で液化して系内に落としているのでしょうか?



ここが大きく影響します。水を戻しているのであれば、なかなか反応は完結しません。

この反応はいかに水を系外に出すかがポイントです。

ここが難しいから、通常は脱水剤を使います。

この回答への補足

早速の回答どうもありがとうございます!!

蒸気は外に逃がしていました。
でも脱水剤はなにも使いませんでした。
たぶん先生の意図として、収率を低くしてその理由を考えさせたかったのだと思います。
だから普通よりも反応が十分でないのだと思います。

私は可逆反応だから、水がある限りアセトアニリドもアニリンと酢酸に戻ってしまって、収率が低くなると考えたのですが、どうなんでしょうか?

補足日時:2004/12/01 22:55
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NO1の続きです。



還流冷却器(ジムロート管?)を観察しててどうでした?
液滴が盛んにドロップしているようでは脱水は不十分でしょう。
酢酸は過剰量用いましたか?
過剰量では水が還流しているのか、酢酸が還流しているのか、共沸して還流しているのかわかりませんね。
積極的に水を抜く手段が必要ですね。

加熱還流1時間では反応時間が足りない気がします。

この回答への補足

補足とお礼が遅くなってしまってすみません。
還流冷却器(コルク栓にガラス管がついたものでした)は先生の話を聞いてたのであまり観察出来なかったのです。すみません。。でも蒸気はたくさん出ていました。
ということは水が蒸発していたということなのでしょうか?それとも水と酢酸が蒸発していたのでしょうか?酢酸は4mlだったので少なかったと思います。
やはり水が完全に取り除けていないから収率も下がってしまったのでしょうか?
考えているうちに余計解らなくなってしまいました。不足している説明があれば補足しますので、回答よろしくお願いします。。。

補足日時:2004/12/01 21:40
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この回答へのお礼

いつも早速の回答本当にありがとうございます。
またよろしくお願いします。

お礼日時:2004/12/01 21:42

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Qアセトアニリドの合成について

 学校の実習でアセトアニリドの合成をしたのですが、
私の収率が32%でした。実習担当の先生によると、
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この5つの原因が関係すると言っていました。
 ところが、私にしてみれば、原因の解明が難しくて
困っています。回答を待ってます。

Aベストアンサー

先生のご指摘でいいのでは?
たとえば、(1)に関しては、反応時間が短すぎて、十分に反応が進行しきる前に終わらせてしまっていたのかもしれません。
(3)も同様です。一般に、温度をあげるほど反応速度は上がります。
ただし、試薬が熱に弱い場合などは、分解反応も加速されるために必ずしも温度を上げるほうが良いとは限りません。反応が平衡下にある場合にも同様です。
(4)はちょっと考えにくいでしょう。
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Q無水酢酸とアニリンを用いてアセトアニリドを合成する実験を行いました。

無水酢酸とアニリンを用いてアセトアニリドを合成する実験を行いました。
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Qアセトアニリンの再結晶で

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要は、再結晶の目的にもよります。

純粋な物質を取り出して正確な物性を計りたいのであれば、収率を犠牲にしても純度の高いものを得ることが必要でしょう(収率38%でも純度が高ければよい)。

多段階の合成の途中段階などで、次の反応の原料に使いたい場合、次の反応に影響がなければ、No.2の方が書かれているように、再結晶条件を検討すべきでしょう。また、次の反応の原料でなくても、例えば、新しい反応の収率として85%と言えそうなものが、38%では具合が悪ければ、同様に検討すべきでしょう。

正確...続きを読む

Qアセトアニリドの合成

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合成したアセトアニリドを次の反応に使う場合、もし酸に弱い試薬を使うとすると塩酸によってこの試薬が分解し次の反応の収率がかなり悪くなります。とくに有機金属試薬や触媒を使う時には塩酸が残っているとほとんど反応しないことがあります。

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単離した時に問題があることよりも、次の反応に用いる時に問題があると考えた方がいいかもしれません。有機合成は一つずつの反応をつなぎ合わせて最終化合物を合成しているので、それに合わせてそれぞれのステップでの精製度も考える必要があります。

Qアセトアニリドの合成

アセトアニリドの合成の実験で一旦アニリンをアニリン塩酸塩にしてから無水酢酸と反応させて合成をしました。
アニリンをアニリン塩酸塩にするのはなんでですか?
回答していただけたら幸いです。

Aベストアンサー

反応条件やその他の試薬類に関する記述がないので断定はできませんが、考えられることとしては溶解度の問題でしょう。
すなわち、有機化学反応は多くの場合有機溶媒中で行いますが、その実験には溶媒として水を用いているのではないでしょうか。
アニリンは水に溶けませんが、塩酸アニリンは水に溶けます。すなわち、塩酸を加えるのは「アニリンを水に可溶化するため」でしょう。
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アニリンと無水酢酸よりアセトアニリドを精製する実験を行ったのですが、どうしてもわからないことがあります。それは、アニリンと無水酢酸、また酢酸ナトリウムの加える量の比率です。実験では、アニリン17.5mmol、濃塩酸18.2mmolに対して酢酸ナトリウムが26.8mmol、無水酢酸を35.3mmol加えました。なぜこの比率で加えるのか、誰か教えてください。

Aベストアンサー

はっきり言って、この量に関する化学的な重要性は低いです。
ただ、想像しますに、第1段階としてアニリンの塩酸塩を作っています。その際に、塩酸塩になっていないアニリンが残らないようにという意味で、塩酸がアニリンよりも多くなっています。

酢酸ナトリウムは、アニリン塩酸塩をアニリン酢酸塩に変換するために加えています。すなわち、アニリン塩酸塩は無水酢酸と反応しませんが、酢酸塩は無水酢酸と反応しアセトアニリドを生成するからです。
すなわち、アニリン塩酸塩を「確実に」アニリン酢酸塩に変換するためには、酢酸ナトリウムの量は塩酸の量よりも多くなければなりません。

無水酢酸の量は、上述のアニリン酢酸塩をこれまた「確実に」アセトアニリドにするために、計算量よりもかなり多く使われています。
過剰の無水酢酸が仮に未反応で残っても、比較的容易に加水分解されて酢酸になるために、後の処理に問題は生じません。
こうした理由も、無水酢酸がかなり多めに使われる理由です。

Qなぜ酢酸ナトリウム?

この前化学の実験で、アニリン塩酸塩と無水酢酸との反応によりアセトアニリドの合成実験を行ったのですが、そのときに酢酸ナトリウムも加えることになっていました。なぜ酢酸ナトリウムも加える必要があるのでしょうか。入れても意味がないようにしか僕には思えません。どうか回答お願いします。

Aベストアンサー

なぜといわれるとかなり難しい話になります。
大学で習うのですがこの反応は求核置換反応でアニリンNHのNにある非共有電子対が無水酢酸のカルボニル基のCを攻撃し、電子移動で無水酢酸の一部分が酢酸イオンとして脱落する事で進行します。ただし、反応開始時にアニリンが塩酸塩になっています。このままでは反応しませんので塩酸塩をとってアニリンに戻さないといけません。そのアニリンに戻すために酢酸ナトリウムが加えられているのです。酢酸ナトリウムであるのは酢酸ナトリウムから生じる酢酸イオンが無水酢酸側を攻撃しても影響がないからです。塩化ナトリウムや硝酸ナトリウムなどなら発生する塩化物イオンや硝酸イオンが無水酢酸を攻撃した時、無水酢酸の構造が変わってしまって反応が正常に進行しなくなる恐れがあります。
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Aベストアンサー

 結晶化時に不純物が混ざるのは何故かを考えてみると,大きく2つの理由が考えられます。1つは「不純物も結晶化するから」であり,もう1つは「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込むから」です。

 まず前者の場合を考えます。この場合,再結晶で不純物が除かれるのは,目的化合物と不純物との間に溶解度の差があるから,又は,目的化合物と不純物の量が異なるからです。

【目的化合物と不純物との間に溶解度の差がある場合】

 今例として再結晶に使用する溶媒に目的化合物は10gしか溶けず,不純物は50g溶けるとします。そして,両者80gづつの混合物を再結晶するとします。

 1回目の再結晶で,目的化合物は80g中の10gが溶け,残りの70gが結晶になります。一方,不純物は80g中の50gが溶け,30gが結晶になります。

 2回目では,目的化合物は70g中10gが溶けて60gが結晶になります。不純物は30gしかありませんから,全部溶けてしまい結晶にはなりません。つまり,2回目の再結晶で得られる結晶は目的化合物だけを含む事になります。

【目的化合物と不純物の量が異なる場合】

 簡単のため,目的化合物と不純物ともに20g溶けるとします。今,目的化合物70gと不純物30gの混合物を再結晶した場合を考えます。

 1回目の再結晶で目的化合物と不純物それぞれ20gが溶け,結晶になるのは目的化合物50gと不純物10gです。

 2回目の再結晶では,目的化合物は20gが溶けて30gが結晶になります。一方,不純物は10gすべてが溶けて結晶にはなりません。結果,2回目の再結晶で得られる結晶は目的化合物だけを含む事になります。

 かなり簡単に,また極端な例で示しましたが,基本的にはこの両者が元になって再結晶で化合物の精製ができます。

 次に,「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込む場合」ですが,この場合,どの程度不純物が混ざり込むかは不純物の濃度に依存すると考えられます。濃度が高い程,混ざり込み易いのは分かると思います。

 上記の様に,再結晶を繰り返すと不純物の濃度は低下しますので,目的化合物の結晶に混ざり込む可能性も低下していきます。結果,再結晶を繰り返すと,目的化合物の純度が上がっていきます。

 いかがでしょうか。

 結晶化時に不純物が混ざるのは何故かを考えてみると,大きく2つの理由が考えられます。1つは「不純物も結晶化するから」であり,もう1つは「目的化合物の結晶に不純物分子が混ざり込むから」です。

 まず前者の場合を考えます。この場合,再結晶で不純物が除かれるのは,目的化合物と不純物との間に溶解度の差があるから,又は,目的化合物と不純物の量が異なるからです。

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Q融点測定における誤差

融点を測定する実験を行なったのですが、測定結果に幅が出たり、実際の融点よりもだいぶ低くなってしまいました。
測定した融点に幅が出てしまったのは途中で不純物が混じってしまったのだと思いますが実際の融点よりも低くなってしまった原因がわかりません。
わかる方がいらっしゃいましたら教えてください。
また、できればその原理なども詳しく教えてください。

Aベストアンサー

これは実験のレポートでしょうか。
考察に行きづまっちゃったという事ですね。

だとすると考えられる現象と参考文献を提示してあげるのがいいのかな?

まず実験の過程を細かく隅々まで気付いた事全てを経時的に書き連ねましょう。全てはここから始まります。
時にはそれだけで、ある程度見えて来たりする事があります。

実験ではどこまで詳細にいろんな事を観察しているかが命ですからね。

さて考えられる原因ですが、
過冷却等の現象は除外できるでしょうか。
http://home.hiroshima-u.ac.jp/u1374038/index.15-11.html
この参考ページはちょっと分野が違いますが、判りやすいと思います。

それから温度を測定する方法に問題はなかったでしょうか。
アルコール温度計だと、球部の測定点の温度と液柱部の温度が極端に違う場合誤差要因となります。
他にも測定誤差になるような原因があるかもしれません。例えば棒温度計なら温度を見るとき、ちゃんと直角で見ましたか?・・・温度計によりますけど。


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