Фталевый ангидрид резорцин. Физико-химические методы определения фенола. Получение из хлорбензола

Органическое вещество из группы фенолов, простой двухатомный фенол. В среде химиков употребляются также названия резорцинол и 1,3-дигидроксибензол. Формула резорцина сходна с формулами гидрохинона и пирокатехина, отличие состоит в структуре молекулы; в том, как присоединены группы OH.

Свойства

Вещество представляет собой игольчатые кристаллы без цвета или белый кристаллический порошок с резким фенольным запахом. Иногда порошок может быть розоватового или желтоватого оттенка. Если он сильно окрасился, стал розово-оранжевым или бурым, значит, реагент неправильно хранили, и он окислился. Резорцин пожароопасен. Хорошо растворяется в воде, в диэтиловом эфире, этиловом спирте, ацетоне. Можно растворять в маслах, глицерине. Почти не растворяется в хлороформе, сероуглероде, бензоле.

Реактив проявляет химические свойства фенолов. Сильный восстановитель, легко окисляется. Вступает в реакции со щелочами, образуя соли феноляты; с аммиаком, галогенами, с сильными кислотами (например, с азотной, серной, пикриновой, ледяной уксусной).

Для качественного определения резорцина используются следующие реакции:
- с хлоридом железа - раствор окрашивается в густо-фиолетовый, почти черный цвет;
- сплавление с фталевым ангидридом в присутствии катализатора приводит к образованию характерно окрашенного, флюоресцирующего зеленым цветом вещества - флюоресцеина. Сам флюоресцин имеет желто-красный цвет раствора (реакция отличает резорцинол от других фенолов).

Пыль резорцина и особенно его пары раздражающе воздействуют на кожу, органы дыхания, слизистую глаз. Вдыхание паров и пыли реактива вызывает кашель, тошноту, учащенное сердцебиение, головокружение, поэтому работать с резорцином нужно с использованием респираторов или масок, защитных очков, в спецодежде, в проветриваемом помещении. При подозрении на отравление нужно промыть место воздействия реактива большим количеством воды, вынести пострадавшего на свежий воздух, вызвать врача.

Хранят резорцинол в герметичной таре, в темных, сухих, прохладных помещениях, строго отдельно от воспламеняющихся веществ.

Применение

Резорцин востребован в химической промышленности в качестве сырья для производства искусственных красителей, флюоресцеина, резорцино-формальдегидных смол, растворителей, стабилизаторов, пластификаторов и поглотителей УФ-излучения для пластмасс.
- В аналитической химии применяется в колориметрических исследованиях. С его помощью определяют содержание цинка, свинца, углеводов, фурфурола, лигнина и т. д.
- В резиновой промышленности.
- В меховой индустрии, как краситель для мехов.
- Очень широко используется в медицине и фармацевтике. Применяется как дезинфицирующее, прижигающее, ранозаживляющее средство, антигельментик. Входит в состав растворов и мазей для лечения различных, в том числе грибковых и гнойных, заболеваний кожи; угревой сыпи, себореи, дерматитов, экзем, пигментных пятен.
- Для получения взрывчатых веществ.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Синтез флуоресцеина

Решил провести эксперименты с флуоресцеином, но готового реактива под рукой не оказалось: пришлось провести пробный синтез. В наличии были фталевый ангидрид и несколько грамм резорцина. За основу взял методику из статьи .

Для пробного эксперимента необходимые количества веществ рассчитывать не стал: просто взял 1 гр фталевого ангидрида, 1 гр резорцина, смешал. Смесь поместил в стаканчик на 50 мл и смочил примерно 0.5 мл концентрированной серной кислоты.

Стаканчик закрепил над включенной электрической плиткой. Смесь расплавилась и стала малиновой. Позже - красновато-коричневой. Нагрев регулировал, то убирая, то подставляя под стаканчик плитку. В целом смесь несильно кипела минут 5. Когда стаканчик снял с плитки, в верхней его части образовались иглы фталевого ангидрида.

Приготовил раствор 0.5 гр едкого натра в 50 мл воды. Смесь нужно было вылить из стаканчика в раствор щелочи, не дав ей остыть - иначе она застынет. В случае с пробиркой (см. цитируемую статью) это, видимо, было несложно, но у стаканчика бОльшая поверхность - смесь застывала. Из стаканчика удалось вылить в раствор щелочи всего лишь несколько капель, которые застыли на дне в виде зеленых шариков. Раствор стал желтовато-зеленым с характерной флуоресценцией.

Остальную часть застывшего расплава было достать из стакана проблематично. Решил: "Если гора не идет к Магомету - не грех сходить к горе". Вместо того чтобы пытаться выколупывать продукт, чтобы перенести его в щелочь, лучше налить щелочь в стакан с застывшей реакционной смесью и подождать, пока она растворится.

В результате получилась темно-зеленая жидкость с осадком. Поставил стаканчик на выключенную, но все еще горячую плитку. Реакционная смесь постепенно отстала от стенок, а жидкость стала коричневой.

Так и оставил на выходные. Потом еще переживал, что стакан нужно было накрыть, чтобы флуоресцеин в щелочной среде не окислялся воздухом (указаний на такую опасность в литературе не встречал, но кто его знает...)

После выходных пришел на работу и посмотрел на свой флуоресцеин (в пятницу оставил стакан с плавом, залитым раствором щелочи на остывающей плитке).

В стакане был желтый раствор (натриевая соль флуоресцеина - уранин) и красный порошок - осадок флуоресцеина. Однако не весь осадок был в виде порошка. На стеклянную палочку налипла масса, похожая на карамель (нерастворившийся плав).

Содержимое стакана профильтровал: образовался желтый раствор, а красный осадок осел на фильтре.

Когда я посмотрел методику получения флуоресцеина из резорцина и фталевого ангидрида , то убедился, что взял фталевый ангидрид в избытке (на 22.5 г резорцина нужно 15 г фталевого ангидрида, я же взял наугад: 1 г резорцина - 1 г фталевого ангидрида).

Именно поэтому не весь плав растворился, среда в стакане была явно не щелочной, а большая часть флуоресцеина находилась в осадке (напомню: флуоресцеин слабо растворим в воде, а его натриевая соль [уранин] - значительно лучше).

Палочку с прилипшей к ней массой перенес в чистый стакан, добавил гранулы едкого натра и немного воды. Плав постепенно растворился, образуя красно-коричневый непрозрачный раствор. Позднее к флуоресцеину, который остался на фильтре, я добавил щелочь и тоже перевел его в раствор. Растворы объединил.

(По большому счету отфильтровывать флуоресцеин было не обязательно: достаточно было максимально слить жидкость с осадка, а к образовавшейся суспензии добавить щелочь. Разумеется, кроме флуоресцеина в полученном растворе также содержится щелочь, сульфат натрия, фталат натрия и, возможно, остатки резорцина, но для дальнейших экспериментов это большого значения не имеет).

Каплю коричневого раствора добавил в трехлитровую банку с водой. Капля постепенно опускалась, образуя вихревые кольца, нити и "облака". Сначала капля была коричневой, потом постепенно стала желто-зеленой с отчетливой флуоресценцией. Неописуемая красота. Позже аналогичный эксперимент провел в пятилитровой банке.

Итак, приступим к экспериментам с флуоресцеином.

____________________________________________________________

Реакция комплексообразования с ионами железа (III)

Основана на свойствах фенольного гидроксила образовывать растворимые комплексные соединения, окрашенные чаще в синий (фенол) или фиолетовый цвет (резорцин, кислота салициловая) реже в красный (ПАСК - натрия) и зелёный (хинозол, адреналин).

Состав комплексов, а, следовательно, и их окраска обусловлены количеством фенольных гидроксилов, влиянием других функциональных групп, реакцией среды.

Резорцин

Реакция образования оксиазосоединений.

Это очень чувствительная цветная реакция

Азосочетание может идти также в о-положении по отношению к фенольному гидроксилу. Резорцин образует краситель резорциновый желтый:

Реакция Либермана. Выполняют реакцию сплавлением кристаллов резорцина и нитрозосоединения. Затем добавляют концентрированную серную кислоту Появляется фиолетовое окрашивание.

Реакции окисления. При окислении фенолов получают смесь окрашенных веществ. Так, при действии гипохлоритами или бромной водой в присутствии аммиака образуются хиноны, хинонимины, индофенолы.

Резорцин - в буровато-желтый цвет

Реакции конденсации. При сплавлении резорцина с фталевым ангидридом (или с гидрофталатом калия) образуется плав желто-красного цвета:

При растворении плава в растворе гидроксида натрия появляется интенсивная зеленая флуоресценция (ввиду образования в молекуле хиноидного цикла):

При взаимодействии фталевого ангидрида с фенолом образуется фенолфталеин, имеющий в щелочной среде пурпурное окрашивание, а тимол образует тимолфталеин, приобретающий в тех же условиях синее окрашивание.

Реакции замещения (с бромной водой и азотной кислотой)

Реакции основаны на способности фенолов бромироваться и нитроваться за счёт замещения подвижного атома водорода в орто- и пара-положениях.

Бромпроизводные выпадают в виде осадка белого цвета, а нитропроизводные окрашены в жёлтый цвет.

резорцин белый осадок

жёлтое окрашивание

ГОУВПО ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Медицинский институт

Специальность «Фармация»

Итоговый междисциплинарный экзамен

Экзаменационный билет №11

1. На фармацевтические предприятия и в аптеки поступает лекарственное растительное сырье, заготавливаемое от растения Arctostaphyllosuva-ursi (L.) Spreng., сем. Ericaceae.

При аналитическом контроле критериев качества сырья установлено, что в сырье содержание действующих веществ составило 8%; влажность 10,5%; золы общей 3,3%; золы, нерастворимой в 10% растворе хлористоводородной ки­слоты 1%; побуревших и потемневших листьев 2%; других частей растения (веточки, плоды) 4%, органической примеси 0,2%; минеральной примеси 0,1 %.

Проанализируйте полученные результаты и сделайте заключение о качестве сырья и возможности его дальнейшего использования. Поясните свое решение.

Дайте краткую характеристику растению и видам сырья. Какую жизненную форму имеет растение, где оно произрастает (ареал, места обитания), каковы особенности сбора сырья?

Укажите химический состав сырья и формулу основного действующего вещества. К какому классу веществ оно относится? Объясните, какие физико-химические свойства действующих веществ используют в фармакопейных методиках качественного и количе ственного определения.

К какой фармакологической группе относится сырье? Какие препараты получают из сырья?

2. При оценке качества вещества «3» было отмечено, что в образцах одной серии его внешний вид не отвечал требованиям НД по разделу «Описание» - образцы были отсыревшими и грязно-розового цвета.

Дайте обоснование причинам изменения его качества по данному показателю в соответствии со свойствами и приведите другие испытания, характеризующие качество данного лекарственного вещества:

Приведите русское, латинское и рациональное название препарата. Охарактеризуйте физико-химические свойства (внешний вид, растворимость, спектральные и оптические характеристики) и ил использование для оценки качества .

В соответствии с химическими свойствами предложите реакции идентификации и методы количественного определения. Напиши те уравнения реакций.

Фенолы

Кислотные свойства

Фенолы проявляют значительно большую кислотность, чем спир­ты и вода, однако они слабее угольной и карбоновых кислот, не окрашивают лакмус.

Значения рКа следующие фенол - 9,89, уксусная кислота - 4,76, угольная кислота - 6,12.

Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота.

Восстановительные свойства

Фенолы легко окисляются даже кислородом воздуха, поэтому при их хранении возможно появление оттенков (розового, желто­ го, бурого ).

о - Бензохинон

Двухатомные фенолы окисляются быстрее, чем одноатомные . Скорость окисления зависит также от рН среды. В щелочной среде окисление идет быстрее. Вследствие легкости окисления фармако­ пея вводит показатель: цветность . езорцин окисляется с образованием смеси продуктов, но без м-хинонов.

Фенолы хорошо растворяются в водных растворах щелочей с образованием фенолятов , однако данную реакцию нельзя исполь­зовать для количественного определения из-за гидролиза образую­щейся соли.

Фенолы не взаимодействуют с гидрокарбонатами щелочных металлов, потому что слабее угольной кислоты и не могут вытес­нять ее. По реакции взаимодействия с гидрокарбонатами щелоч­ных металлов различаются фенолы и карбоновые кислоты.

Характерной качественной реакцией на фенолы является образование окрашенных комплексов [ Fe ( OR ) 6 ] 3 ~ с солями трехва­ лентного железа . Окраска зависит от количества гидроксильных групп, их расположения, наличия других функциональных групп.

Окраска комплексов производных фенола и железа (III) хлорида

Галогенирование

При избытке бромной воды образуется желтого цвета 2,4,4,6-тетра-бромциклогексадиен-2,5-он:

Наиболее легко идет галогенирование фенолов в щелочной сре­де, но в сильнощелочной среде происходит окисление фенола. Ре­зорцин бромируется в кислой среде, образуя трибромрезорцин, который в воде растворим. Если одно из положений занято (как у тимола), образуется дибромпроизводное:

Реакции галогенирования используются также для количествен­ ного определения фенолов
. Нитрозирование (нитрозореакция Либермана)

На способности препаратов окисляться основана такая реакция подлинности, как индофеноловая проба. В качестве окислителя используют хлорную известь, хлорамин, бромную воду:

Реакции вдут легко, если о- и n-положения не заняты.

Реакции электрофильного замещения

Гидроксильная группа, связанная с ароматическим ядром, в щелочном растворе - сильнейший орто- и пара-ориентант. В связи с этим для фенолов легко проходят реакции галогенирования, нит розирования, нитрования и др .

Нитрозогруппа усиливает подвижность водорода у фенольного гидроксила, происходит изомеризация. Образующийся хинон оксим конденсируется с фенолом:

Данные об окраске образующихся при нитрозореакции Либермана индофенолов представлены в табл.

Таблица 37. Окраска индофенолов (полученных при нитрозировании)

Нитрование

Фенолы нитруются кислотой азотной, разбавленной при ком­натной температуре, с образованием о- и п-нитрофенола :

Добавление раствора натрия гидроксида усиливает окраску вслед­ствие образования хорошо диссоциируемой соли:

Реакция сочетания фенолов с солью диазония в щелочной среде

Фенолы легко вступают в реакцию замещения с солями диазо­ния в щелочной среде с образованием азокрасителей, имеющих в указанной среде окраску от оранжевой до вишнево-красной:

Это общая реакция на фенолы, не имеющие заместителей в орто-и пара-положении. Легче сочетание происходит в пара-положении из-за образования длинной цепи сопряженных связей.

Соль диазония из-за нестойкости готовят непосредственно пе­ред проведением реакции, используя соединения с первичной ароматической аминогруппой:

При образовании азокрасителя рН среды не должна быть выше 9,0-10,0, так как в сильнощелочной среде соль диазония образует не способный к азосочетанию диазогидрат:

^ Диазогидрат Реакции окисления и конденсации

Образование арилметановых красителей происходит при кон­денсации фенолов с альдегид

Арилметановый краситель (красного цвета

Для тимола предлагается реакция конденсации с хлороформом в щелочной среде. Продукт реакции окрашен в красно-фиолето­вый цвет:

Для фенолов со свободным п-положением характерна реакция конденсации с 2,6-дихлорхинонхлоримидом, при этом образуется индофенол:

Образование производного индофенола возможно при нитрова­нии тимола в среде уксусного ангидрида и концентрированной сер­ной кислоты:

Часто используются реакции конденсации фенолов с лактонами (фталевый ангидрид). С фенолом продукт конденсации называется фенолфталеином и используется как индикатор, имеющий в ще­ лочной среде малиновую окраску:

С тимолом образуется тимолфталеин - индикатор, окрашенный в щелочной среде в синий цвет:

Резорцин сплавляют в фарфоровом тигле с избытком фталевого ангидрида в присутствии нескольких капель концентрированной H 2 S 0 4 . Полученный плав желто-красного цвета после охлаждения выливают в разбавленный раствор щелочи. Появляется интенсивно-зеленая флю­ оресценция образующегося в результате реакции флюоресцеина:

Анализ чистоты

В резорцине определяют примесь пирокатехина по реакции с ам­ мония молибдатом. При наличии примеси появляется окраска , интенсивность которой сравнивают с эталонной .

Другая примесь в препарате резорцина - фенол . Примесь фено­ла определяют по запаху , для этого препарат с небольшим количе­ством воды нагревают на водяной бане при температуре 40-50 °С.

В тимоле определяют примесь фенола по реакции с железа (III ) хлоридом. По условию методики ГФ концентрация тимола вслед­ствие малой его растворимости составляет 0,085 %. Окраска комп­лекса тимола с железа хлоридом при такой концентрации не вос­ принимается, а при наличии примеси фенола появляется фиолетова я окраска. Примесь фенола в препарате недопустима .

Количественное определение

Для количественного определения фенолов используется броматометрия: как прямой (тимол), так и обратный (фенол, резор-

цин, синэстрол) способ. В склянку с притертой пробкой помещают препарат, избыток титрованного раствора калия бромата и калия бромида. Подкисляют серной кислотой:

Реакция протекает в течение 10-15 мин; на это время склянку оставляют в темном месте. Затем к смеси прибавляют раствор ка­лия йодида и оставляют еще на 5 мин:

Прямое титрование принято ГФ для количественного определе­ния тимола. В прямом титровании избыточная капля йода изменя­ет окраску индикаторов (метилового оранжевого, метилового крас­ ного ). В обратном титровании выделившийся йод оттитровывают раствором тиосульфата натрия. Индикатор - крахмал .

Следует помнить, что на процесс бромирования влияют условия определения: длительность реакции, концентрация кислоты.

Молярная масса эквивалентов, обозначаемая как M (l / z ) следу­ ющая :

фенол -1/6,

резорцин -1/6,

тимол -1/4,

В обратном способе обязательно проводят контрольный опыт .

Резорцин

Качественные реакции

1. Раствор резорцина от 1 капли раствора хлорида железа принимает разных оттенков синюю, до темно-фиолетовой, окраску.

2. При осторожном нагревании 0,5 г резорцина с 0,1 г винной кислоты и крепкой серной кислотой появляется темное карминово-красное окрашивание.

3. При нагревании резорцина с фталевым ангидридом образуется флуоресцеин:

4. При нагревании нескольких миллилитров 2%-ного раствора резорцина в растворе едкой щелочи на водяной бане и прибавлении нескольких капель хлороформа (или раствора хлоралгидрата) смесь окрашивается в интенсивный красный цвет (отличие от гидрохинона и пирокатехина), переходящий в желтоватый после под-кисления разведенной уксусной кислотой.

5. Бромная вода выделяет осадок - см. Количественное определение.

Количественное определение

Бромометрическое определение основано на том, что бром в избытке взаимодействует с резорцином с образованием трибромре-зорцина:

Избыток брома определяется йодометрически.

1 г резорцина растворяют в воде в мерной колбе на 100 мл и доводят до метки. 25 мл этого раствора переливают в склянку на 500 мл с притертой пробкой, прибавляют 50 мл бромат-бромид-ной смеси (2,7833 г бромата калия и 50 г бромида калия в 1 л раствора), 50 мл воды, 5 мл соляной кислоты (уд. вес 1,15) и оставляют на одну минуту, после чего прибавляют еще 20 мл воды и 1 г йодида калия. Жидкость оставляют на 5 минут и выделившийся йод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия (индикатор - раствор крахмала). 1 мл 0,1 н. раствора бромата калия соответствует 0,001835 г резорцина.