유기화학실험 | Solvent Extraction - Acetaniline

 

 

 

TIP

 

 

1. Amide 제조에 사용되는 주된 합성 방법 중의 하나를 실행한다.
2. 활발한 acylating reagent를 가지고 있는 1˚ 혹은 2˚ amime이나 ammonia의 반응을 포함한다. 아울러 acylating agent와 마찬가지로 acetic anhydride도 사용해 본다.
3. acetanilide 생산물은 halogenation에서도 사용된다.

 

 

 

본 실험에서는 아세트산이 물과 에테르에 분배되는 것을 예로들어서 추출의 원리를 설명하고자한다. 아세트산은 두 용매에 모두 녹으므로 평형이 이루어진 후 두 용매속의 농도로부터 분배계수를 구할 수 있다. 물층의 농도는 용액의 일정부피를 수산화나트륨 용액으로 적정하여 구한다. 에테르 층의 농도는 에테르 층으로 추출하기전 물층에 있던 아세트산의 전체양과 에테르 층과 평형이 이루어진후 물층에 있는 아세트산의 전체양으로부터 구할 수 있다. 이렇게 구한 농도로부터 분배계수의 값을 계산할 수 있고 물층의 아세트산의 에테르에 의한 추출의 효율도 구할 수 있다.

 

어떤 단위의 농도를 측정하면 두 층에서 같은 농도만 사용하면 상관없지만 편의상 10㎖당의 몰수를 이 실험에서 사용한다. 본 실험은 카르복실산의 암모늄 염으로부터 아마이드의 합성을 설명한다. 아세트 아닐라이드와 같은 N-치환 아마이드의 경우 치환된 암모늄 이온이 관여한다. 만일 암모늄 이온의 질소 원자에 적어도 두 개 수소원자가 있다면 이와 같은 치환된 암모늄염은 이런형의 반응에 이용될수 있다.

 

 

이 아마이드 합성 메커니즘은 에스테르, 산염화물 및 산무수물로부터 아마이드를 합성하는 단계와 비슷한 관계들을 따른다. 그러나 이 경우에 아민과 산과의 반응은 염이 가역적으로 형성되므로 복잡하다. 치환된 아마이드의 가수분해는 치환되지 않은 아마이드의 가수분해와 흡사하다.

 

 

실험 방법

1. Reaction

1) 용기의 무게를 잰 시험관에 aniline 100㎕를 넣는다.

 

2) Cork stopper를 관에 끼운다.

 

3) 1㎖ 피펫으로 물 0.5㎖를 첨가하고 농도가 짙은 hydrochloric acid를 3방울 넣는다.

 

4) 탈색된 숯가루(불순물 제거를 위해)나 작은 알모양으로 만든 숯 10㎎을 결과 용액에 넣는다.

 

5) 잘 섞은 현탁액을 중력 여과법으로 숯을 제거하기 위해 fast grade 거름 종이를 사용하여 25㎜ funnel을 옮긴다.

 

 

6) 3.0㎖ 유리병에 여과액을 수집한다.

 

7) 0.5㎖ 물을 시험관과 수집된 숯을 씻기위해 사용한다.

 

8) 원래의 여과액과 rinse액을 더한다.

 

9) 병안에 magnetic bar를 넣고 air condenser에(수분을 막기위해) 부착시킨다.

10) 10×75㎜ 시험관에 증류수 0.5㎖에 sodium acetate trihydrate 150㎎을(친핵성 치환반응이 일어나게 함) 용해한다.

 

11) 관을 막고 다음단계에서 사용하기 위해 용액을 따로 보관한다.

 

12) air condenser 제거 후 automatic delivery pipet으로 휘어저으면서 amiline hydrochloride 용액에 acetic anhydride 150㎕를 넣는다. 그리고 전 단계에서 제조된 sodium acetate 용액을 재빨리 첨가한다.

 

2. Reaction Conditions

1) 반응은 매우 빠르고 생성물 시약들을 섞자마자 침전되기 시작한다.

 

2) 시약을 섞기위해 휘젓고 반응 혼합물을 약 5분동안 실온에 유지하고 나서 결정화 과정을 완성시키기 위해 5～10분간 ice bath에 넣어둔다.

 

3. Isolation of Product

1) Hirsh funnel을 사용하여 감소된 압력하의 여과 작용으로 acetaniline product를 수집한다.

 

2) 물 0.5㎖씩 두 번 사용하여 vial을 씻는다. 수집된 filter cake를 씻기위해 린스제를 사용한다.

 

3) funnel 입구에 한 조각의 plastic tood wrap을 넣는다. 그리고 5～8분간 흡입을 계속한다. 새하얀 결정(acete anilide)이 건조기에서 기공이 있는 점토판이나 거름종이에서 건조된다.

 

4. Purification and Characterization

1) 건조된 결정의 무게를 재고 수득률을 계산한다.

 

2) 물질의 녹는점을 측정하고 문헌값과 비교한다.

 

3) 생성물의 IR이나 NMR을 얻는다. 그리고 문헌값과 비교한다.

 

5. Optional semimicrosacle preparation

1) 본 실험은 microscale preparation 과정에서 사용된 5배 정도의 양이 될 수 있다.

 

 

2) 15×100㎜ 시험관 사용

 

3) magnetic spin bar와 air condenser가 있는 바닥이 둥근 10㎖ 플라스크 이용

 

4) 모든 유기 용매의 양과 5가지 요소에 의한 용매의 양을 증가시킨다.

 

 

5) 클로로포름용액 중에서의 프로판아마이드, 아세트 아닐라이드 및 N,N-디메틸포름아마이드의 적외선스펙트럼 치환되지 아니한 아마이드와 일치환 아마이드에 대한 유리된 NH 흡수띠(3300 ㎝-1 예리함) 및 수소결합을 한 N-H 흡수띠(3100～3300 ㎝-1 넓음)를 잘 살펴본다.

 

 

 

[유기화학실험]Solvent Extraction - Acetaniline 레포트