о- и п-Нитрофенолы

 

Реактивы: фенол - 25 г; нитрат натрия - 40 г; серная кислота (р = 1,84 г/см³) -27 мл; гидроксид натрия, 10%-ный раствор; соляная кислота 10%-ная и 2%-ная; активированный уголь; этиловый спирт.

Посуда и оборудование: коническая колба вместимостью 500 мл, стакан вместимостью 50 мл, установка для перегонки с водяным паром, термометр, воронка для горячего фильтрования.

В круглодонной колбе растворяют при нагревании 40 г нитрата натрия в 100 мл воды. К этому раствору постепенно, при перемешивании добавляют 27 мл концентрированной серной кислоты. Смесь охлаждают до 20 ⁰С. В химический стакан помещают 25 г фенола, приливают 5 мл воды, нагревают на асбестовой сетке до плавления и по каплям при перемешивании прибавляют к нитрующей смеси с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше 20 ⁰С (во избежание образования динитрофенола). Затем колбу с реакционной массой охлаждают холодной водой при частом взбалтывании в течение 2 ч, после чего содержимое выливают в коническую колбу с двойным количеством воды. Через непродолжительное время отделяется тяжелый маслообразный окрашенный в темный цвет продукт реакции. Верхний (водный) слой сливают декантацией. Продукт два раза промывают водой, переносят в круглодонную колбу для перегонки с водяным паром и отгоняют о-нитрофенол. Если он будет застывать в холодильнике, то на некоторое время прекращают подачу воды, при повышении температуры о-нитрофенол плавится и стекает в приемник. Выпавшие в приемнике желтые кристаллы о-нитрофенола отфильтровывают на воронке Бюхнера и сушат на воздухе между листами фильтровальной бумаги. Выход 15 г (40% от теоретического) ; т. пл. 45 ⁰С.

о-Нитрофенол - желтое кристаллическое вещество со специфическим запахом, легко растворяется в эфире, этаноле, ацетоне, ограниченно - в воде (0,21 г в 100 мл при 20 ⁰С). Для выделения п-нитрофенола оставшуюся в перегонной колбе смолистую массу после охлаждения отделяют от воды декантацией. К содержимому колбы приливают 100 мл 10%-наго раствора гидроксида натрия, вносят 0,5 г активированного угля, смесь кипятят 5...10 мин и фильтруют через складчатый фильтр. Горячий фильтрат упаривают в фарфоровой чашке на водяной бане до тех пор, пока капля раствора при охлаждении не будет застывать.

Содержимое чашки охлаждают и выделившийся п-нитрофенолят натрия отсасывают на воронке Бюхнера. На фильтре его промывают несколько раз небольшим количеством холодного 10%-ного раствора гидроксида натрия и хорошо отжимают стеклянной пробкой. Затем п-нитрофенолят переносят в стакан и обрабатывают 10%-ным раствором соляной кислоты, добавляя ее до кислой реакции по индикаторной бумаге и нагревая смесь до кипения в течение 10... 15 мин, п-Нитрофенол выделяется в виде масла, которое при охлаждении застывает. Водный слой сливают, а п-нитрофенол перекристаллизовывают из 1...2%-ной соляной кислоты. При охлаждении раствора он выделяется в виде длинных бесцветных игл. Выход 4 г (10,8% от теоретического); т. пл. 114 ⁰С.

п-Нитрофенол легко растворяется в диэтиловом эфире, хлороформе, этиловом спирте, умеренно - в воде (1,6 г в 100 мл при 25 ⁰С); р=1,479.

Второй вариант²

В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную термометром, мешалкой и стеклянной трубкой длиной 20-30 см) помещают 185 мл 20%-ной азотной кислоты и при охлаждении колбы холодной водой и механическом перемешивании по каплям в течение 2 ч вводят раствор 28,2 г фенола в 30-40 мл воды (выделяются ядовитые окислы азота!). Реакционная масса при этом становится темно-коричневой. После введения всего раствора фенола смесь перемешивают еще в течение 1-2 ч. Затем водный раствор кислоты сливают, темное тяжелое масло (иногда с крупинками твердого вещества) несколько раз промывают водой (декантацией) и, пере- неся количественно в круглодонную колбу, подвергают перегонке с водяным паром). Отгоняющийся при этом о-нитрофенол затвердевает в форштоссе холодильника, откуда его целесообразно время от времени извлекать, не изменяя режима перегонки, при помощи проволоки, загнутой на конце. По окончании отгонки о-нитрофенол отфильтровывают на воронке Бюхнера и высушивают на воздухе. Выход около 10 г (23% от теоретического); т. пл. 45⁰С.

Для выделения п-нитрофенола в перегонную колбу добавляют 170 мл 10%-наго раствора NaOH, переносят полученный раствор в фарфоровую чашку и упаривают на водяной бане до тех пор, пока капля раствора при охлаждении на часовом стекле не будет закристаллизовываться. Раствор охлаждают, выделившийся п-нитрофенолят отфильтровывают на воронке Бюхнера, тщательно отжимают на фильтре при помощи стеклянной пробки и два раза промывают небольшими порциями 40%-наго раствора NaOH. Посветлевшую кристаллическую массу растворяют лри нагревании в 80-1OO мл 10%-кого раствора НС1. Раствор несколько раз кипятят с активированным углем до обесцвечивания (реакция раствора при этом должна остаться слабокислой по Конго). Из отфильтрованного от угля раствора при охлаждении выпадает п-нитрофенол в виде бесцветных игл. Выход около 2,5 г (7% от теоретического); т. пл. 114⁰С.

Литература:

1. Гитис С.С., Глаз А.И., Иванов А.В.Практикум по органической химии: -М.: Высш шк., 1991. - 303.: ил.

2. Агрономов А.Е., Шабаров Ю.С. Лабораторные работы в органическом практикуме. Изд. 2-е, пер. и доп. М., "Химия", 1974 г.