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安息香酸から安息香酸メチルを精製する実験をやったのですが、このときできる不純物がなぜできたかがどうしてもわかりません。
実験内容は以下の通りです。

100mlの丸底フラスコに10.0gの安息香酸と25mlのメタノールを入れ、注意しながらこれに3mlの濃硫酸を器壁に沿わせてゆっくり流しこみ、かるく混合する。沸石を入れ還流冷却器をつけて蒸気浴上で穏やかに1時間還流する。溶液を冷やしてから50mlの水を入れた分液漏斗に注入する。このとき沸石はいれない。
ベンゼン50mlをはかりとり、この一部分でフラスコを洗い、この溶液を分液漏斗に、さらに残りのベンゼンも分液漏斗に移す。分液漏斗を振り混ぜ反応生成物をベンゼン層に抽出してから下層の水層を流しだす。25mlの水でさらに一回洗ってから25mlの5%重炭酸ナトリウムで洗い分液する。5%重炭酸ナトリウムにより未反応の安息香酸は安息香酸ナトリウムに変化しベンゼン層から水層に移る。水層を100mlビーカーにとりだし、これを酸性にしてみる。水不溶物が生じたならば、これは未反応の安息香酸である。
ベンゼン抽出液を30mlの飽和食塩水で洗い、食塩水を除いたのちこの溶液を100ml蒸留フラスコに入れ、水冷冷却器をつけて直火で蒸留する。はじめにベンゼン-水の共沸混合物が次にベンゼンが溜出される。抽出が終わると温度はいっきに上昇する。100℃を示したら水冷冷却器の水を抜いて空気冷却器にして蒸留を続ける。190℃以上になったら重量既知の50ml三角フラスコに蒸留液を捕集する。
この蒸留液(安息香酸メチル)の不純物はベンゼンだったのですが、なぜ、エタノールは残らないかがわかりません。蒸留の際取り除かれると思うのですが、沸点が同じくらいのベンゼンとエタノールでベンゼンだけ不純物としてでるのかが疑問です。
あと、安息香酸が不純物に含まれない理由として、炭酸ナトリウムで硫酸とともに中和されナトリウム塩となって水層から除去されると思いますがいまいち確証がもてません。安息香酸がでない根拠が他にもあるかどうかも疑問です。

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A 回答 (2件)

なぜ不純物にエタノールが残らないのかと言う事ですが、分子の極性を考えてみれ


ばいいと思います。

エタノールは極性が高いため、水に溶けやすく、ベンゼンに溶けにくいですよね。
そのため、一回目の分液操作でほぼ完全に抜けていると考えていいと思います。
その後、重曹水や飽和食塩水でも洗っていますから、完全にエタノールは無いです。

ベンゼンは、最後まで抽出用の溶媒としていますから、不純物として残っていても
別におかしくないです。それに安息香酸メチルはベンゼン骨格を持っていますから
ベンゼンと相性がいいので、残りやすいと思います。
完全に飛ばしたいなら、まずエバポレーターなどで濃縮して、溶媒のベンゼンをな
るべく飛ばした後に、蒸留操作をするといいと思います。


未反応の安息香酸のことですが、その構造から、カルボン酸であることは分かりま
すよね。酸ですから、このカルボン酸と重曹が反応してカルボン酸のナトリウム塩
になります。
このとき、安息香酸は陰イオンになっています。イオンになると、分子の極性は非
常に高くなります。その結果、極性の低い有機溶媒には非常に溶けにくくなり、
水には非常に良く溶けるようになります。
つまり、この中和の操作によって、水相に移りやすくしているのです。
ですから、不安がらなくても良いです。
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この回答へのお礼

大変参考になりました。
ありがとうございました。

お礼日時:2001/09/21 15:26

メタノールを使ったはずなのにエタノールが登場したり、


重炭酸ナトリウムが炭酸ナトリウムに変わったり混乱してますね。
ベンゼンの代わりにジエチルエーテルを使うとbpが低いので
残留しにくいと考えます。
水層を酸性にしてジエチルエーテルで抽出し、
エーテル層を水洗し(硫酸を除くため)硫酸ナトリウム(無水)などで
脱水してからエーテルを留去(水浴中などで)すれば
未反応の安息香酸があれば残るはずです。
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この回答へのお礼

ご協力ありがとうござあいます。
参考になりました。

お礼日時:2001/09/21 15:27

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安息香酸→安息香酸メチル
反応メカニズムの詳細を教えて欲しいのです。

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有機化学の教科書はお調べになりましたか。

安息香酸(Ph-COOH)から安息香酸メチル(Ph-COOCH3)の反応の一番簡単なのは,カルボン酸とアルコ-ルからのエステル合成です。

安息香酸(Ph-COOH)から安息香酸メチル(Ph-COOCH3)の反応は載って無いかも知れませんが,カルボン酸とアルコ-ルからのエステル合成については,必ず,詳細な機構の説明付きで載っているはずです。

まづ,教科書を御覧になった上で,必要でしたら,補足をお願いします。

Q純度の高い安息香酸エチルを得るには

Fischerエステル合成法で安息香酸エチルを精製する実験を行ったのですが

純度の高い安息香酸エチルを得るにはどのように精製を行えばよいのでしょうか

実験方法

100ml丸底フラスコに安息香酸2.0g、メタノール20mlを入れ撹拌を始めた。
そこに濃硫酸1mlをゆっくり加えた後、TLCを確認した。展開溶媒はヘキサン:酢酸エチル=5:1を
使用した。フラスコにリービッヒ冷却管(還流冷却管の代わり)を取り付け、油浴を80℃
に加熱し、還流を行った。約2時間加熱還流を続けた後、TLCにより反応の終了を確認した。
反応が終了を確認したら、反応装置を組み替え、反応液に含まれる過剰のメタノールを蒸留により除去した。
 メタノールを除去したフラスコを氷浴につけ、撹拌しながらヘキサン30ml、次いで、水20mlを注意深く加えた後、フラスコの中身を分液漏斗に移し、振らずに静置し2層に分かれるのを待った。2層に分かれたら、下層を捨て(この水槽は指定されたビーカーに捨てること)、10%炭酸水素ナトリウム水溶液30mlをゆっくりと加えた。この時、一度に気体が発生しすぎないように気を付けた。気体が発生しなくなったことを確認したら、分液漏斗をよく振って、抽出を2回行った。さらに有機層に飽和食塩水50mlを加えて2回洗浄した。有機層を三角フラスコに回収し、無水硫酸ナトリウム(薬さじ2杯程度)を加え乾燥した。硫酸ナトリウムをろ過により除き、ろ液を100ml丸底フラスコに移す。蒸留によりヘキサンを除去し、安息香酸メチルの収量を求めた。

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に加熱し、還流を行った。約2時間加熱還流を続けた後、TLCにより反応の終了を確認した。
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Aベストアンサー

だから蒸留だと前に回答したではないですか。それを放置して新たに質問するのはいかがなものかと思いますね。

現実問題として蒸留以外あり得ません。ただし、あなたが書いているように蒸留でヘキサンを除くのではなく、安息香酸メチルを蒸留するんです。

Q沸点の物性値とずれる訳

こんにちは理系大学に通うものです。

先日実験をやりどうも腑に落ちない事があります。
みなさんもしよければ協力をお願いします。

ベンゼンと安息香酸の混合溶液から分離し油層のベンゼンを
蒸留するという実験でした。ベンゼンの沸点の物性値は80.1℃
なのに対し私たちの班では75℃ほどという結果がでしまいました。
普通不純物があれば沸点が上昇するはずですが沸点が降下してしまいました。
どうしてなのでしょうか?

Aベストアンサー

数日前にも似たご質問 q=259756 がありましたが、沸点上昇は「不揮発性の
物質が溶解している溶液」で起きる現象です。ベンゼンの沸点付近でしたら、
安息香酸は不揮発性物質とみなせるかもしれませんが(ここは自信なし)、
ベンゼン溶液の温度が80.1℃より高くなるまで蒸気圧が1気圧に達しない
(沸騰しない)のが沸点上昇で、留出口に設置した温度計の示度とは別問題
かと思います。

さて、沸点が文献値より低かった理由ですが、留出口で1気圧における気液平衡
が成立しているときに温度計は沸点を示します。温度計の位置や保温が悪くて
蒸気が冷えてしまった可能性を q=259756 で rei00さんが指摘されています。
蒸留装置は大気圧に開放されているはずですが、うっかり密閉系にしたりすると、
過熱蒸気が生じて沸点以上を示す(圧力釜の原理)こともあります。

水が混入して、共沸が起きていた可能性はいかがですか? 便覧をご覧になると
ベンゼン-水の共沸温度がみつかると思います。水と共沸していれば、冷却管を
流れる凝縮液が油水分離して濁るのが見えるでしょう。

余談ですが、学生実験で安易にベンゼンが使われることを残念に思います。
よろしければ q=149733 をご参照ください。 共沸でGoogle検索してみたら、
共沸の実験材料に 四塩化炭素まで使われるようで、目を疑ってしまいました。

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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。
反応開始にアニリン塩酸塩ではなくアニリンを使用した場合は酢酸ナトリウムは不要です。

Qm-ニトロ安息香酸メチルの合成

実験で安息香酸メチルに5-15℃で濃硝酸と濃硫酸の混酸を混ぜて そのあと室温に放置し、温度を温めました。それから、50gの氷を入れたビーカー中に溶液を注ぎ出しました。この操作も意味がよくわかりません。氷ですから、0℃近くまで下がったものに溶液を触れさせることで液温を下げるのが目的でしょうか。m-ニトロ安息香酸メチルの融点からすると、そんなに温度を下げなくてもいいのではないかと思います。それに、溶液中に濃硫酸があるため、氷の一部が溶けて水と触れ合う危険性はないのでしょうか?
このあと、大部分の氷の溶けるのを待って析出してきた固体を吸引ろ過しました。ろ過したろ紙上の固体に水で不純物を洗い流したあと、メタノールでも洗うのは濃硫酸の除去であっていますか?

Aベストアンサー

全体として、この反応での温度制御は重要です。それをおろそかにすると発熱のために危険になったり、目的物の収量が低下したりします。

>実験で安息香酸メチルに5-15℃で濃硝酸と濃硫酸の混酸を混ぜて
反応熱による発熱煮よる危険、副反応を回避するため。

>そのあと室温に放置し、温度を温めました。
反応を完結させるため。

>それから、50gの氷を入れたビーカー中に溶液を注ぎ出しました。
反応剤(混酸など)を安全に分解するため。逆に水を反応液に入れると危険。温度を下げることは危険回避のために重要です。

>m-ニトロ安息香酸メチルの融点からすると、そんなに温度を下げなくてもいいのではないかと思います。
融点は関係ありませんが、温度が高いと溶解度が上昇しますので、水に溶けた分が失われ、収率が低下する可能性があります。現実問題として、水に溶けるものは少ないでしょうが、この手の実験操作の常道です。また、生成物は不純物を含んでいるので、文献の値よりは融点が低いのが普通です。そのため、温度を低くしておいた方が結晶の状態も良くなり、操作がうまく行きます。

>それに、溶液中に濃硫酸があるため、氷の一部が溶けて水と触れ合う危険性はないのでしょうか?
それがあるから、十分な量の氷に注ぎます。

>ろ過したろ紙上の固体に水で不純物を洗い流したあと、メタノールでも洗うのは濃硫酸の除去であっていますか?
水で洗うのは混酸を除くためです。メタノールで洗うのは、水を除くためです。そうすることによって固体が乾きやすくなるということです。また、不純物となっている有機化合物を除く意味もあるでしょう。

全体として、この反応での温度制御は重要です。それをおろそかにすると発熱のために危険になったり、目的物の収量が低下したりします。

>実験で安息香酸メチルに5-15℃で濃硝酸と濃硫酸の混酸を混ぜて
反応熱による発熱煮よる危険、副反応を回避するため。

>そのあと室温に放置し、温度を温めました。
反応を完結させるため。

>それから、50gの氷を入れたビーカー中に溶液を注ぎ出しました。
反応剤(混酸など)を安全に分解するため。逆に水を反応液に入れると危険。温度を下げることは危険回避の...続きを読む

Q減圧蒸留について

減圧蒸留の原理について教えてください。簡単に言えば圧力を小さくすることで物質の沸点をさげて蒸留することらしいのですがもっと詳しくしりたいです。実験では減圧蒸留に液体窒素をつかってたんですけどその理由も知りたいです。

Aベストアンサー

まず沸騰とはどのようなものかについて考えます。
ある液体を加熱していくとそれと平衡にある蒸気圧はだんだん増加します。
そして蒸気圧がそのときの外圧よりも大きくなると液体は沸騰し、気体に
相転移します。外圧と蒸気圧が等しくなる温度が沸点です。

よって液体を沸騰させるには2種類の方法があります。
1つは液体を加熱して蒸気圧を増やし、外圧よりも大きくする方法。
もう1つは外圧を減らして、蒸気圧よりも小さくする方法。
前者が常圧蒸留であり、後者の方法が減圧蒸留になります。
言葉を換えると、前者は液体の温度を沸点に達するまで上げる方法で
後者は沸点を液体の温度に達するまで下げる方法です。

実際には前者と後者を同時に行うこともよくあります。
つまりある程度外圧を減らして、加熱するわけです。
これも外圧を減らしているので減圧蒸留です。

減圧蒸留の場合、沸点が下がっているので空冷や水冷では留出物が
液化するとは限りません。そこでドライアイスや液体窒素といった
より低温の冷媒を使って液化させることがあります。

Q沸騰石の問題で

『加熱中に沸騰石を入れては危険』な理由を問う問題があるのですが、自分で調べてみても「逆に突沸を誘発する」とだけしかわかりませんでした。

何故誘発をするのか、細かい理由を教えてもらえませんでしょうか?

Aベストアンサー

温度が沸点以上(過熱状態)であるときに衝撃などを加えると、
一気に沸騰が広がってしまいます。
ですから、沸騰石を入れたことが引き金となって突沸が起こることがあります。

沸騰は、液体中の小さな気泡が核となって液体から気体に変化しやすくなること
により始まります。しかし、液体中に核となるものが存在しなければ、
沸騰が起こりにくく、過熱状態となってしまいます。

これを防ぐために、空気を中に多く含む多孔質物体が沸騰石として用いられます。
多孔質物体の中の空気が核となり、沸騰を誘発するのです。

Q安息香酸メチル

安息香酸メチルに6モル/lの水酸化ナトリウムを加え、約70℃の湯浴で10分くらい温めるとどんな変化(においなど)が起こりますか??さらにこれに希硫酸を加えるとどうなるのでしょう??
あとできたらエステルを加水分解して生じた物質を分離し、確認する方法も教えてください。

Aベストアンサー

 回答歴を拝見しましたが,高校生の方ですね。実験のレポートでしょうか?

> 安息香酸メチルに6モル/lの水酸化ナトリウムを加え、
> 約70℃の湯浴で10分くらい温めるとどんな変化
> (においなど)が起こりますか??

 実際にどうなるかは,もう少し詳しい内容が無いと何とも言えませんが,考えられる反応は次のものです。

 Ph-COO-CH3 + NaOH → Ph-COONa + CH3OH

 言葉で書くと,「安息香酸メチルが水酸化ナトリウムで加水分解されて安息香酸ナトリウムとメタノールが生成する」です。


> さらにこれに希硫酸を加えるとどうなるのでしょう??

 上記の安息香酸ナトリウムと硫酸が反応して,安息香酸と硫酸ナトリウムができます。


> エステルを加水分解して生じた物質を分離し、
> 確認する方法も教えてください。

 上記のメタノールや硫酸ナトリウムは水に溶け,安息香酸は有機溶媒に溶けます。これで分離する方法は解りますよね。

 確認するには,分離した安息香酸は結晶になるはずですので,結晶にして融点を測るのが最も簡単でしょう(高校生レベルでは)。

 回答歴を拝見しましたが,高校生の方ですね。実験のレポートでしょうか?

> 安息香酸メチルに6モル/lの水酸化ナトリウムを加え、
> 約70℃の湯浴で10分くらい温めるとどんな変化
> (においなど)が起こりますか??

 実際にどうなるかは,もう少し詳しい内容が無いと何とも言えませんが,考えられる反応は次のものです。

 Ph-COO-CH3 + NaOH → Ph-COONa + CH3OH

 言葉で書くと,「安息香酸メチルが水酸化ナトリウムで加水分解されて安息香酸ナトリウムとメタノールが生成する」です。


> ...続きを読む

Q無水硫酸ナトリウムによる脱水

 有機溶媒に無水硫酸ナトリウムを加え脱水すえう方法について質問があります。
 500mlの溶媒に対して無水硫酸ナトリウムを加えた後、何時間ぐらいで脱水は終わるのでしょうか?
 また、どうやって脱水が終わったことを確認するのでしょうか?
 どなたか分かる方よろしくお願いしますm(_ _)m

Aベストアンサー

硫酸ナトリウムは、脱水容量が大きいけれど、脱水速度が遅いとされています。

これまでの経験では、乾燥は一昼夜とか、昼休み中、あるいは乾燥中、器具の洗い物をするとかで、時間は掛けてました。少なくとも(加える量にもよりますが)、30分から1時間は掛けたら安心ですね。

ついでに他の乾燥剤の特徴も書いておきます。

CaCl2:アルコール、ケトン、アミン、フェノールは不可
MgSO4:やや酸性 (MgSO4・7H2O)
CaSO4:脱水速度速い、容量小さい (CaSO4・1/2H2O)
Na2SO4:脱水速度遅い、容量大きい (Na2SO4・10H2O)

終点は確認しませんね!

Qコバルト錯体の合成法について

トリス(オキサラト)コバルト(3)酸カリウム三水和物の合成の反応等について教えてください。

合成方法は
まずシュウ酸2水和物とシュウ酸カリウムを水に溶かし、ここに炭酸コバルトを加え、二酸化鉛を加え、さらに酢酸を加え攪拌しながら放置します。すると沈殿が発生するのでこの沈殿を取り除き、残った溶液にエタノールを加えます。すると、また沈殿が発生するのですがこの沈殿がトリス(オキサラト)コバルト(3)酸カリウムです。

この合成の反応機構を教えてください。調べた結果、二酸化鉛はCo(2)→Co(3)へと酸化させるために使ったのではないかということが分かりましたが、それであっているのかと、途中でできた沈殿が何か、酢酸やエタノールはそれぞれ何のために加えたかなどを教えてもらえると助かります。

Aベストアンサー

興味があって、調べてみました。
(考えたけど答えが出なかったので)

反応式は以下。

CoCO3+H2C2O4→CoC2O4+H2O+CO2
   (シュウ酸)

2CoC2O4+4K2C2O4+PbO2+4HC2H3O2→2K3[Co(C2O4)3]+
    (シュウ酸カリウム)(酢酸)
2KC2H3O2+Pb(C2H3O2)2+2H2O
(酢酸カリウム)(酢酸鉛)

1)鉛は Co((2))からCo((3))への酸化剤
2)途中で取り除く沈殿は 未反応のPbO2
3)酢酸の役割は2番目の式
4)エタノールは目的の錯体を沈殿させるため
  (エタノールに溶けない)


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