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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?

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A 回答 (3件)

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。

この回答への補足

ありがとうございます。
最後の不純物とは何が考えられますでしょうか。
安息香酸により、安息香酸メチルを合成後、この実験を行っていますが未反応の安息香酸メチルが残っている可能性も否定できないのでしょうか。収率が75%強とまぁまぁの値が出ましたが、、、

補足日時:2006/11/27 19:33
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補足です。


一般論として、この手の操作において、特定の不純物を想定しているとは限りませんが、この場合であれば、原料の安息香酸メチル、o-あるいはp-ニトロ安息香酸メチル等でしょうかね。エステル部分が加水分解された安息香酸類も含まれるかもしれませんね。
もちろん、都合よく不純物だけを洗い流せるとは限りませんので、m-ニトロ安息香酸メチルも溶けているかもしれませんね。
特に、水がなくなって、メタノールだけになると、有機化合物を溶かしやすくなりますので、大量のメタノールを流したり、温かいメタノールを流すと必要なものまで溶けてしまうかもしれません。

また、本気で純度を上げたいなら再結晶でもした方がよいでしょうね。
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>温度を下げなくて良い


混酸を常温の水に入れたら危ないでしょう?
水と激しく反応する試薬を用いた反応を停止する場合、極力反応を穏やかにする工夫をするものです。
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Q安息香酸メチルのニトロ化について

有機化学の求核置換反応の実験で、安息香酸メチルのニトロ化で混酸を加えたとき黄色くなったのはどのような化合物ができているのですか?ちなみに混酸を作るとき温度が18度まで上がってしまいました。教えてください。

Aベストアンサー

> 安息香酸メチルのニトロ化で混酸を加えたとき黄色くなったのは
> どのような化合物ができているのですか?

 これは2つ考えられます。一つは,皆さんがお書きの 3,5-ジニトロ安息香酸メチル(methyl 3,5-dinitrobenzoate)の副生です。もう一つは,NO, NO2, N2O3 等の混入です。これらのガス(全てかどうかは忘れましたが)は黄色い色をしています。混酸作製時に温度が上がりすぎて,これらのガスが多量にできていると,反応生成物の結晶中に混ざり混で黄色い色を呈する可能性があります。

> 教授には温度が上昇しすぎたために

 この温度とはいつの温度でしょうか。後で述べますように,ニトロ化時の温度ならジニトロ体の可能性が高くなります。

> 水で結晶をよく洗えと言われました。

 これは何故だかわかりますか。実験のレポ-トだそうですので,簡単なヒントだけ。
 まづ,水で洗って除けるという事は溶解度が違うわけですね。モノニトロ体とジニトロ体のどちらが酸として強いでしょうか。強い酸の方が相手(今の場合水分子)に H+ を与えやすいですから,水に溶けやすいと考えられます。つまり,水洗で容易に除けます。
 酸の強さを考える場合,ニトロ基の効果はI(インダクティブ)効果やR(レゾナンス)効果はどう影響するでしょうか。


> 有機化学の求核置換反応の実験で

 この反応は「求核置換反応」ではありません。マイナス電荷を持った試薬(求核剤)がプラス電荷を攻撃しているわけではないからです。

 この反応では,ベンゼン環のπ電子に対して NO2(+) イオンが攻撃します(親電子攻撃)。結果としてできる化合物は,ベンゼン環の水素がニトロ基に置換(置換反応)された化合物です。つまり,この反応は親電子置換反応です。

 教科書の該当ヶ所を御覧になればわかるとは思いますが,ニトロ基はベンゼン環の電子を引っ張って,この反応を起こり難くします。したがって,通常ではジニトロ体はでき難いのですが,反応温度が高いと副生する可能性が高まります。

 いづれにしても,教科書の親電子置換反応や芳香環の反応性の辺りを参考になさって下さい。

> 安息香酸メチルのニトロ化で混酸を加えたとき黄色くなったのは
> どのような化合物ができているのですか?

 これは2つ考えられます。一つは,皆さんがお書きの 3,5-ジニトロ安息香酸メチル(methyl 3,5-dinitrobenzoate)の副生です。もう一つは,NO, NO2, N2O3 等の混入です。これらのガス(全てかどうかは忘れましたが)は黄色い色をしています。混酸作製時に温度が上がりすぎて,これらのガスが多量にできていると,反応生成物の結晶中に混ざり混で黄色い色を呈する可能性があります。

> 教授には...続きを読む

Q安息香酸メチルのニトロ化

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Aベストアンサー

取り敢えず、以下のように考えて下さい。
まず、有機化合物の数は極めて多いので、化学大辞典などで有力な情報が得られることは少ないと思った方が良いでしょう。ある程度、ありふれたものであれば Merck Index を調べればある程度のことはわかります。また、Aldrichの試薬カタログを調べれば融点、沸点程度のことはわかります。ニトロ安息香酸程度であれば、それらでわかるでしょうし、ネット検索でもわかると思います。

反応については、有機化学の教科書に概要は書かれているはずです。ニトロ化というのは芳香族化合物の求電子置換反応の所に書かれています。そこに、反応機構も書かれているはずですし、配向性、つまり、2個目の置換基がどこに入るかということも書かれています。この場合であれば、-COOR基の配向性を調べれば、m配向性であることがわかるはずです。

一般に、有機化合物の多くは水に溶けにくいですので、ニトロ化の際の反応溶液に水を加えると有機化合物が分離してきます。固体が分離してきたということは、それが反応生成物ということでしょうし、その中の主成分はm-ニトロ安息香酸メチルであろうと予想されます。

反応の際の色の変化に関しては、あまり気にする必要はありません。少量の副生成物のために、本来の色とは異なる色の物質が生じることがよくあるからです。ニトロ化の際に黄色になることは多いですが、それが何によるものであるかについては私にはわかりません。もちろん想像することはできますが、断定することはできません。反応機構を検討する上で、想定されている中間体になっていると考えられる物質によるものであるかもしれません。

取り敢えず、以下のように考えて下さい。
まず、有機化合物の数は極めて多いので、化学大辞典などで有力な情報が得られることは少ないと思った方が良いでしょう。ある程度、ありふれたものであれば Merck Index を調べればある程度のことはわかります。また、Aldrichの試薬カタログを調べれば融点、沸点程度のことはわかります。ニトロ安息香酸程度であれば、それらでわかるでしょうし、ネット検索でもわかると思います。

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Qニトロ安息香酸メチルの溶解度

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また、文献等ではなくこのように計算すれば溶解度を導き出すことができるといった方法があれば具体的に教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

アドバイスです。

長いこと有機合成関係の仕事しているけど、この溶解度に関しては調べても出てきません。情報収集力が足りないのかもしれませんが。。

実際には、ちゃちゃか測定してしまいます。
正確にはLC定量しますが、簡便には(傾向をつかむためには)、
各種の溶媒1gに原体をこれ以上解けないところまで徐々に加えていき、そのときの量から溶解度を出してます(温度をしっかりおさえて)。

室温で、ニトロ安息香酸メチルは、メタノールにかなり(数十グラム?)のではないかと思います。溶解度は純度にも相当影響されることをご注意ください。

以上アドバイスまで。

Q安息香酸メチル

安息香酸メチルのニトロ化反応では、メタ位の置換異性体がパラ位やオルト位の置換異性体よりも多く生成するのはなぜなのでしょうか??

Aベストアンサー

メトキシカルボニル基(-COOCH3)がメタ配向性だからです。
すなわち、メトキシカルボニル基は電子求引性をもち、そのために、オルト位およびパラ位で置換する際の中間体(シグマ錯体)を不安定化します。その結果、オルト位とパラ位での反応が起こりにくくなり、結果的にメタ位で反応した生成物が多くなるということです。

http://www.kochi-u.ac.jp/~tatukawa/edu/mondai/2004/b3sb052/kaisetu.html

http://homepage3.nifty.com/junkchem/i/ichem148.htm

Qm-ニトロ安息香酸メチルの合成の理論値は?

m-ニトロ安息香酸メチルの合成をおこないました。
安息香酸メチルに濃硫酸、濃硝酸を加えて行う方法です。

理論値を出す場合、o体およびp体についても考えなくてはいけないですよね?
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Aベストアンサー

>安息香酸メチルに濃硫酸、濃硝酸を加えて行う方法です。
濃硫酸、濃硝酸に安息香酸メチルを加えたんじゃないですか?化学反応を扱う場合、こういったことは厳密に区別して書くべきです。

>理論値を出す場合、o体およびp体についても考えなくてはいけないですよね?
何を想定しているのでしょうか?たとえば、1.00モルの安息香酸メチルを基質とし、p体が0.30モル得られたのであれば、収率は30%ということになります。o体とp体が合計で1.00モル得られるというのが理論上の上限です。ただし、あなたがどういう意味で「理論値」という言葉を用いているのかにもよります。初学者の中には文献に書かれている収率が理論値であると勘違いしている人もいますし、オルトとパラの反応速度比、あるいはオルトが2カ所、パラが1カ所であることによる統計的な割合を理論値と見なすことも可能です。つまり、どういった理論、あるいは意図に基づいているかによって理論値は変わりうるということです。ですのであなたの言う「理論値」が何であるかわからなければ明確な回答は出来ません。
仮に反応速度などの情報が全くない状態で統計的に判断せよということであれば、オルトとパラの生成比は2:1ということになりますし、その場合であればメタを除外する理由もありませんので収率で言えばオルトとメタが各40%でパラが20%ということになります。ただし、前述の理由でこれがあなたの求めている回答かどうかはわかりません。

いずれにせよ「理論値」の意味をもっと明確にして下さい。

>安息香酸メチルに濃硫酸、濃硝酸を加えて行う方法です。
濃硫酸、濃硝酸に安息香酸メチルを加えたんじゃないですか?化学反応を扱う場合、こういったことは厳密に区別して書くべきです。

>理論値を出す場合、o体およびp体についても考えなくてはいけないですよね?
何を想定しているのでしょうか?たとえば、1.00モルの安息香酸メチルを基質とし、p体が0.30モル得られたのであれば、収率は30%ということになります。o体とp体が合計で1.00モル得られるというのが理論上の上限です。ただし、あなたがどういう意...続きを読む

Q硫酸中の安息香酸エチル

合成実験で安息香酸エチルをニトロ化する際、硫酸+安息香酸エチル溶液と混酸を混ぜて反応させました
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Aベストアンサー

少なくともベンゼン環が完全にプロトン化されることはないでしょう。
ニトロ化は求電子置換反応ですので、ベンゼン環がプロトン化されれば反応は進まなくなります。
一部の分子のベンゼン環がプロトン化されたとしても、プロトン化されていない分子から反応することになるでしょう。

ニトロ化においては、NO2+がベンゼン環につくことによって反応が進みます。それがシグマ錯体と呼ばれる中間体に変化する時点で反応する位置が決まります。つまり、メタ位にニトロ基がついたような中間体を経由するということです。

なお、メタ位のプロトン化は起こるかもしれませんが、それに続く反応は脱プロトン化ですので、結局は安息香酸エチルに戻り、正味の変化はありません。

ちなみに、硫酸の役割は溶媒です。しかし、硫酸は強酸であり、しかも極性の大きい分子ですので、プロトン化されないような有機化合物は溶かしません。基質がプロトン化され、イオン化することによって硫酸に溶けるようになるということです。

Qジベンジリデンアセトンの再結晶溶媒

化学を専門に勉強している高校2年です。

実験で、ベンズアルデヒドとアセトンからジベンジリデンアセトンを作りました。
初め得られる粗生成物を再結晶する際、
メタノール、エタノール、水、アセトン、酢酸エチル
のうち、どれが適切ですか?
その溶媒が適切な理由、他が不適切な理由も教えてください。

自分なりに調べたり考えたりしてみたところ、
水とアセトンは、高温で溶けにくかったり、低温で溶けすぎたりするため、不適切だと考えました。

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

アメリカ化学会誌(J. Am. Chem. Soc. 1951, 73, 3300.)によればエタノールで再結晶しているようです(融点は111–113 ºC)。
その他にも酢酸エチルなどが用いられているようです。
エタノールと酢酸エチルは、一般的に再結晶溶媒としてよく用いられ、低温で有機化合物が溶けにくく、高温ではよく溶かすので適切であると予想されます。
水は一般的に有機化合物を溶かしにくく、逆にアセトンやメタノールは使用後の反応容器の洗浄に用いるほど有機化合物を溶かし易い溶媒であるため不適であると予想されます。

再結晶はある温度における化合物の溶解度の差を利用して純粋な結晶を得る手法です。
高温では溶解度が高く、低温では溶解度の低い溶媒を選択する必要があります。
この場合ではジベンジリデンアセトンの固体にエタノールを少量入れて沸点(約80 ºC)付近まで加熱し、完全に溶解するまで攪拌とエタノールの追加滴下を行います。
その後、加熱をやめて放冷すると純粋な結晶が得られます。
なかなか結晶が出ないようなら冷蔵庫に入れるのも手です(低温であればあるほど溶解度は下がるため)。

一般的には高温でよく溶かす溶媒(多くの場合はアルコールなどの極性溶媒:良溶媒)で化合物を溶かした後に、高温でもあまり溶かさない溶媒(ヘキサンなどの炭化水素や水といった有機化合物を溶解しない溶媒:貧溶媒)を溶けた化合物が析出してくるギリギリまで追加してから放冷します。
エタノールあるいは酢酸エチルで再結晶がうまくできないようであれば、熱エタノールで溶解した後に水を少量滴下すると良いかもしれません。

アメリカ化学会誌(J. Am. Chem. Soc. 1951, 73, 3300.)によればエタノールで再結晶しているようです(融点は111–113 ºC)。
その他にも酢酸エチルなどが用いられているようです。
エタノールと酢酸エチルは、一般的に再結晶溶媒としてよく用いられ、低温で有機化合物が溶けにくく、高温ではよく溶かすので適切であると予想されます。
水は一般的に有機化合物を溶かしにくく、逆にアセトンやメタノールは使用後の反応容器の洗浄に用いるほど有機化合物を溶かし易い溶媒であるため不適であると予想されます。

再...続きを読む

Q副生成物

ベンズアルデヒドとアセトンの縮合反応で、ジベンザルアセトンが生成されるのはわかったのですが、それ以外に、どんな副生成物ができるのですか?
教えてください。

Aベストアンサー

常識的なところとしては、両者が1:1で反応して得られるベンザルアセトン(C6H5CH=CHC(=O)CH3)。

反応温度が高かったり、塩基が濃すぎたりした場合には、構造不明のポリマーが生じることがあります。これは、目的物であるジベンザルアセトンが、塩基に対してさほど安定ではないために起こる反応だと思います。溶媒として、アルコールを使っているのでしたら、アルコキシドがジベンザルアセトンに求核付加することによって始まるのかもしれません。

また、副生成物とは言わないかもしれませんが、未反応のベンズアルデヒドが残ることもあるでしょう。

Q有機合成(n-ブチルアルコールから塩化tert-ブチル)

塩化tert-ブチルについての有機のレポートを
やっていますが、三点わからないことがあります。

1、n-ブチルアルコールから塩化tert-ブチルへの合成方法を示せという問題です。機構がさっぱりわかりません。
2、tert-ブチルアルコールに塩酸を反応させ、過剰分を炭酸水素ナトリウムで中和し、塩を水で洗って、塩化tert-ブチルを得ました。その後リービッヒ冷却器を使って蒸留し、精製するという実験です。収量が四割程度になってしまいましたが、どのような理由があるのでしょうか。生成物の加水分解性や、副反応も考慮せよということです。

よろしくお願いします。ログはNO,526530を
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違いがよくわかりません。

Aベストアンサー

n-BuOH → t-BuClではなくて
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Qジベンザルアセトンの収率を上げるには?

アセトンとベンズアルデヒドによるアルドール縮合において、ジベンザルアセトンを合成します。
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この条件で行って、収率は43%でした。
どのようにしたら、収率は上がりますでしょうか?
また収率を上げるために、注意すべき操作などはありますでしょうか?

ご教授よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

収率を低下させる原因はいくつかあります。
(1)精製の際の損失
 たとえば抽出の際に完全に抽出できていないとか、蒸留の際に容器に残るとか、再結晶の際に溶媒に残るとか、いろいろなことが考えられます。
ご質問の例であれば、再結晶(あるいは結晶を析出させる操作)の際に溶媒に溶けたままになっている可能性が高いでしょう。
(2)反応そのものが進んでいない。原料が未反応で残って入ればその分だけ周率は低下します。本件においてはアセトンが揮発性なのでそれが原因の可能性も否定できません。
(3)反応の副生成物が多い。ご質問の例では生成物がある程度不安定なので、反応条件、あるいは操作によっては目的としない物質に変化する場合があります。

いずれにせよ、具体的な反応操作を説明されていないので、一般論以上のことは語れません。


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