m-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？

No.2 ベストアンサー 回答者： w-palace 回答日時： 2006/11/27 18:44

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

No.3 回答者： w-palace 回答日時： 2006/11/27 23:13

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。

No.1 回答者： anthracene 回答日時： 2006/11/27 18:29

＞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。