m-ニトロ安息香酸メチルの合成の理論値は？

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質問者：katy832
質問日時：2011/05/05 20:47
回答数：1件

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？
もしそうである場合、その生成比はいくつになるのでしょうか？

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No.1ベストアンサー

回答者： NiPdPt
回答日時：2011/05/06 09:22

＞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。

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この回答へのお礼

回答ありがとうございます！
私が行った実習では、たしかに安息香酸メチルに濃硝酸と濃硫酸の混液を加えました。

理論値は様々な意味に解釈されるのですね。
私は最初異性体のことを考えずに、安息香酸:m-ニトロ安息香酸メチルを1:1と考えてしまっていたので、安息香酸の物質量にm-ニトロ安息香酸メチルの分子量をかけていました。しかし、副生成物もできるはずなのでおかしいと思い、この実験ではオルト、メタ、パラがx対y対zでで生成するといった数字を探していました。
しかし、（反応速度の情報はないので）置換される場所の数などで比率を求めることができるものなのですね！（考えてみると確かにそうなのですが）
目からうろこです^^

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お礼日時：2011/05/06 22:16

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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？

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。
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＞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。
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＞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。

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> 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？

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> 有機化学の求核置換反応の実験で

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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。

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

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

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