آزمایشگاه شیمی آلی ۱

آزمایشگاه شیمی آلی ۱

اسلاید 1: آزمایشگاه شیمی آلی 1www.WebShimi.irمٶلف: طیبه پرتویتهیه کننده: دکتر علیرضا بناییدانشگاه پیام نور مرکز اردبیلدانشگاه آزاد اسلامي واحد فيروزآباد

اسلاید 2: عناوین آزمایشهای مطرح شده :تعیین نقطه ذوبتقطییر ساده و جزء به جزءاستخراجنوبلور کردنکروماتوگرافیآنالیز کیفیآبگیری از سیکلوهگزانولجانشینی الکتروفیلی آروماتیکی

اسلاید 3: پیش زمینه و تئوریاستفاده هاتکنیک های اندازه گیری و ابزارمحدوده نقطه ذوبمحدوده نقطه ذوب مواد شناخته شده مخلوط و مجهولنقطه ذوب

اسلاید 4: تئوری و زمینهنقطه ذوبدمایی است که در آن تبدیل فاز بین جامد و مایع اطفاق می افتد.دمایی است که در آن بین کریستالهای منظم و جامد و حالت قرار گرفتن شانسی در مایع تعادل وجود دارد.محدوده نقطه ذوباولین نقطه (دمای پایین ) دمایی است که اولین قطره مایع در بین کریستالها تشکیل میشود.نقطه دوم ( دمای بالا) دمایی است که کل توده جامد به مایه شفاف تبدیل میشود.استفاده شناسایی مواداثبات خلوص مادهنقطه ذوب

اسلاید 5: نقطه ذوب خلوص ماده را از دو طریق نشان میدهد:مواد خالص تر نقطه ذوب بالاتری دارند.محدوده ذوب مواد خالص باریک تر است.با افزایش ماده ناخالص B نقطه ذوب کاهش مییابد.نقطه اوتکتیک محدودیت حلالیت B در A بنا براین کمترین نقطه ذوب مخلوط A/B را دارد(توجه: دراوتکتیک نقطه ذوب تیز- محدوده ذوب نداریم).Solid + LiquidSolid + LiquidLiquid A + BSolid A + Bمحدودهذوب کاملاولین قطره مایع{mpAmpB0% B0% ATemperatureEutecticmpB > mpAنقطه ذوب

اسلاید 6: بخش تجربیتعیین نقطه ذوب برایدو ترکیب شناخته شدهمخلوطی از دو ترکیب شناخته شدهیک ترکیب ناشناختهمخلوطی از یک ترکیب ناشناخته و شناخته شده تشخیص ترکیب ناشناخته.وسایل و ابزار لوله موییندستگاه نقطه ذوبنقطه ذوب

اسلاید 7: روش کارآوردن:تهیه دستگاه تعیین نقطه ذوب از اتاق تجهیزاتانتخاب دو ترکیب با نقطه ذوب شناخته شدهآوردن ماده ناشناخته از اتاق تهیه(توجه :شماره ترکیب ناشناخته رادر دفتر یادداشت بنویسید)پرکردن لوله مویینبا سر پهن اسپاتول نمونه را بصورت پودر در آوریدقسمت باز لوله مویین را وارد نمونه کنید(1-2 میلی متر از نمونه)از طرف بسته لوله مویین آنرا داخل یک لوله شیشه ای بیاندازید تا نمونه در طرف بسته لوله مویین جمع شود. اگر لازم باشد این عمل را تکرار کنید. نقطه ذوب

اسلاید 8: نقطه ذوب شکل دستگاههای مورد استفاده

اسلاید 9: شکل 2نقطه ذوب

اسلاید 10: بدست آوردن محدوده نقطه ذوب لوله مویین را در دستگاه نقطه ذوب قرار دهید.افزایش دمای دستگاه را به گونه ای تنظیم کنید که 2-3 درجه در دقیقه بالا برود.تعیین نقطه ذوب تقریبی اجازه دهید سرد شده و محتویات آن نیمه جامد شود.دستگاه نقطه ذوب را اجازه دهید دمای دستگاه 10 درجه پایین بیاید.دستگاه را دوباره تنظیم کنید که دمای آن 5/0 درجه در دقیقه بالا رود.محدوده نقطه ذوب را بدست آورید .نقطه ذوب

اسلاید 11: لوله مویین را بصورت زیر تهیه کنید:دو ماده معلومنمونه ای مخلوط 1:1 از دو ماده معلوم.نمونه ترکیب مجهولومحدوده نقطه ذوب هر نمونه را تهیه کنید.از روی جدول نزدیک ترین نقطه ذوب به نقطه ذوب نمونه را بدست میآوریم.مخلوط 1:1 نمونه را درست میکنیمرنج نقطه ذوب مخلوط شناخته شده / ناشناخته را تعیین میکنیم.اگر اختلاف نقطه ذوب مخلوط و ترکیب ناشناخته بیش از چند درجه باشد مخلوط دیگری تهیه و نقطه ذوب آنرا تعیین میکنیم.این فرآیند را با مواد شناخته شده دیگر ادامه میدهیم تا اختلاف به حداقل برسد.نقطه ذوب

اسلاید 12: مقادیر را با مراجع مقایسه میکنیم.نام آیوپاک ترکیب ناشناخته را مشخص میکنیم.فرمول مولکولی آنرا تعیین میکنیم.نقطه ذوب

اسلاید 13: آزمایشگاه مبانی شیمی آلیتقطیر ساده و جزء به جزءتقطیر یک تکنیک خالص سازی است که در آن ترکیباتی با نقطه جوش متفاوت با استفاده از کنترول حرارتی از هم جدا میشوند.بخاراتی که در اثر حرارت مناسب ایجاد میشوند توسط یک مبرد جمع آوری شده و نسبت به مخلوط اولیه خالص تر هستند.مخلوط متانول/آب برای مقایسه کارایی از طریق هر دو روش تقطیر میشود و در بار دوم با قرار دادن ستون تقطیر جزء به جزء با روش اول مقایسه میشود.

اسلاید 14: آماده سازی دستگاه تقطیر ساده

اسلاید 15: آماده سازی دستگاه تقطیر ساده

اسلاید 16: آماده سازی دستگاه تقطیر ساده71110PlugThermowellinto VariacColdwater

اسلاید 17: تقطیر ساده در مقابل تقطیر جزء به جزء• در حالت ایده ال بطور موثری مایعات را بر اساس افزایش نقطه جوش از هم جدا میکند. • در حقیقت در اغلب موارد جدا سازی ناقص است( هم پوشانی دارد) مخصوصا در مواردی که نقطه جوش مواد به هم نزدیک باشد یا ابزار های مورد استفاده قدرت جدا سازی کافی نداشته باشد. • نوعا انتظار داریم که برای اجرای یک تقطیر خوب تغییرات رنج نقطه جوش بین 2-5 درجه باشد(پهن شدن بیشتر این رنج نشان دهنده مواد با خلوص کمتر میباشد).روش اختلاف نقطه جوش مورد استفاده تقطیر ساده 50 درجه یا بیشتر تمیز کردن اولیه تقطیر جزء به جزء بیش از 10 درجه جدا سازی بهتر

اسلاید 18: تقطیر جزء به جزء فاکتور های تاثیر گذار روی کارایی تقطیر: (چگونه تقطیر در خالص سازی نمونه کمک میکند) 1. نوع مخلوط – بزرگ بودن اختلاف نقطه جوش باعث تسهیل در جدا سازی با تقطیر میگردد*2. 3. کنترول دما -

اسلاید 19: سر تقطیرستون پر شده با استیل ضد زنگبالون تقطیرجمع آوری مقطره در سیلندر 10 سی سی وثبت دما با جمع آوری هر نیم سی سی.با فویل آلومینیومی محافظت میشودفقط یک بسط لازم استوصل دستگاه تقطیر جزء به جزء

اسلاید 20: ستونهای تقطیر1. ستونهای بلند پر شده با استیل2. ستونهای کوتاه پر شده با استیل3.ستونهای پر شده با مهرهاای شیشه ای4. ستونهای ویگروبهبود فرایند جدا سازی با افزایش سطح و با ایجاد تعادل بهتر مایع با بخار انجام میگیرد. 3 2 1 4

اسلاید 21: قرار دادن ستون تقطیر جز به جزء در دستگاه تقطیر با افزایش سطح تماس و افزایش تعادل مایع بخار منجربه جداسازی و خالص سازی بهتر مایعات با نقاط جوش نزدیک هم میگردد.منبع حرارتیسردترضعیف خوب بهتردستگاه تقطیر ساده گرادیان دمایی مناسبی را برای نمونه هاییبا نقطه جوش نزدیک همفراهم نمیکند.تغییرات دمایی

اسلاید 22: تقطیر مخلوط متانول / آب

اسلاید 23: رسم دادههای تقطیر با اکسلداده های تقطیر خود را در برنامه اکسل وارد و بطور خودکار منحنی را رسم کنید.Distill.xls

اسلاید 24: وسایل شیشه ای مخصوص تقطیرdistillation cowshort-path distilling unitmicrodistillation unit

اسلاید 25: وسایل تقطیرحمام روغن سلیکونheating mantleThermowellCorning stirrer/hot plateاستفاده از روغن سلیکون حاوی بهم زن باعث پخش مناسب حرارت ومیشود و دما مستقیما با دماسنج اندازه گیری میشود.

اسلاید 26: آزمایشگاه مبانی شیمی آلیاستخراج داروهای ضد درداستخراج یکی از تکنیک های جدا سازی میباشد که در آن ترکیباتی با حلالیت های متفاوت با استفاده از حلالهایی با قطبیت مختلف جدا سازی میشود.این فرایند شیمیایی اساسی اغلب در واکنشهای اسید باز قابل برگشتانجام میگیرد.

اسلاید 27: استخراج مایع- مایعموارد ضروری برای استخراج مایع مایع: دو مایع غیر قابل امتزاج با دانسیته های متفاوت و اندکس انعکاسی متفاوتتشخیس اینکه کدام لایه آلی و کدام آبی است ودرک اینکه کدام ترکیب در کدام فاز حل میشود.چراقیف جدا کننده

اسلاید 28: استخراج مایع- مایعغیر قابل اختلات ------> غیر قابل حل( مانند آب وروغن)مایعات غیر قابل اختلات مایعاتی هستند که حلالیت / قطبیت متفاوت دارنددر نتیجع در هم حل نمیشوند(در واقع کاملا غیر قابل حل نیستند و مقداری در هم حل میشوند)آنها بایستی از نظر فیزیکی(دانسیته) از هم جدا شوند و این جدا سازی قابل رویت باشد.مخلوط های غیر قابل امتزاج متداولآب و ر وغن تهیه سلادسرکه و روغناستخراج اتر  آب واترعبارتهای مرتبت آبگریزآب دوست غیر قطبی قطبیلایه آلی لایه آبیفاز آلی فاز آبی{ لایه کلروفرم} {لایه آبی} امولسیوندر استخراج ار مخلوط آب و الکل نمیتوان استفاده کرد! چرا؟

اسلاید 29: راه غلط!استفاده از حلقه فلزی برای نگه داری قیف اشتباه است 2.در پوش را گذاشته برگردانید بهم بزنید و شیر را برای تخلیه باز کنید.استفاده مناسب از قیف جداکنندهحلقه آهنی

اسلاید 30: استخراج اسید و باز های عمومی طبقه بندی اسید وباز ها بر اساس گروه عاملی

اسلاید 31: گردش کاری دیاگرام استخراج اسید وباز جداسازی اسیدها بازها و ترکیبات آلی خنثیRCO2H = کربوکسیلیک اسیدهاArOH = فنل هاRNH2 = آمین هاRH = ترکیبات دیگر(خنثی ها)استخراج با

اسلاید 32: ساختا رهای شیمیایی

اسلاید 33: دیاگرام گرد ش کاری استخراججدا کردن سه ترکیب از هم:استو فنون آسپرین و کافیین

اسلاید 34: استفاده از عوامل خشک کننده2nd coord. sphere1st coord. sphereHydrated MgSO4

اسلاید 35: قیف شیشه ایقیف شیشه ایوصل به خلاءاستفاده از یک بالون برای جمع آوری•اعمال خلاء حد اقل برای 5-10 ثانیه

اسلاید 36: آزمایشگاه مبانی آلیکریستالیزه کردن استانیلیدنو بلور کردن یکی از تکنیک های خالص سازی است که در آن ماده جامد ناخالص در حداقل مقدار حلال داغ حل میشودو در اثر سرد کردن در محلول رسوب میکند.

اسلاید 37: نوبلور کردنعوامل تاثیر گذار در حلالیت:1. خصوصیات حلال – برهمکنش مده حل شونده /حلال ” مشابه در مشابه حل میشود“( از روی قطبیت) آب قطبی اکثرا ترکیبات (قطبی) ونمکهای معدنی را در خود حل میکند. 2. حجم حلال- مقدار ماده حل شونده در مقابل حجم حلال3. دمای حلال- حلالیت با افزایش دما افزایش میابد. بهم زدن سرعت حل شدن را افزایش میدهد اما مقدار حلالیت را نه)

اسلاید 38: حلال های نو بلور کنندهایندکس قطبیتنام متداول حلالهاساختمان(کمترین قطبیت)(بیشترین قطبیت)

اسلاید 39: حلالهای نوبلور کنندهمهمترین حلال روی کره زمین......H2Oجمع بندی لغاتخرس قطبی :آبحلال قطبی: آب....اما نه در آزمایشکاههای آلی !

اسلاید 40: از تصورات خود استفاده کنید! مشاهده در اشل بزرگ چه اتفاقی میافتد. تصورات در سطح مولکولی چه اتفقاتی میافتد. حلال اجازه حل شدن به مولکول و حرکت آزاد در داخل محلول را میدهد. کربن رنگ بر مولکولهای سنگین را جذب میکند (ناخالصی های رنگی). توجه کنید که با تغییر شکل و شبکه کریستالی جامدات باعث کاهش نقطه ذوب میشوند.

اسلاید 41: نوبلور کردن

اسلاید 42: ابزار وسایل و شیشه آلات مورد استفادهصاف کردن ثقلی و داغصاف کردن با قیف بخنر در خلاءوصل به خلاء با استفاده ار لوله لاستیکی سیاه

اسلاید 43: نشان دادن وسایل اضافی و بحث بیشتر1 . وسایل وزن کننده ترازو 2. ابزار اندازه گیری نقطه ذوب- چگونگی تعیین خلوص ماده با استفاده ار نقطه ذوب محدوده ذوب مقادیر گزارش شده سرعت حرارت دادن= 1 درجه در دقیقه3. مراجع مورد استفاده {کتابخانه شیمی} Aldrich Catalog (2000-01) CRC Handbook (81st Ed.) Merck Index (Version 12.2)

اسلاید 44: دستگاههای نقطه ذوب و ترازوهای مورد استفاده در آزمایشگاههای آلیلوله موئین آماده را در این قسمت قرار دهیدنمونه را ار این قسمت ببینیدکنترول ولتاژMettler BB244 ترازوی (0.001 g)Sartorius 1202 MP ترازوی(0.01 g)

اسلاید 45: آزمایشگاه شیمی آلیکروماتوگرافی لایه نازک برای مواد داروییکروماتوگرافی روشی برای جداسازی و تشخیص ترکیبات از یک مخلوط پیچیده است

اسلاید 46: کروماتوگرافی ”” Color Writing

اسلاید 47: کروماتوگرافی فاز متحرک فاز ثابت چه کار انجام میدهد؟ باعث حرکت در فاز ثابت مانع حرکت!چی هست؟ جامدات ریز که سطح سیال (مایع یا گاز) (شکل فیزیکی) را پوشش میدهدچگونگی تاثیر روی نمونه را حرکت میدهد با ایجاد برهمکنش سطحیحرکت نمونه روی حرکت نمونه تاثیرویژگی های TLC 98% ethyl acetate لایه نازک (250 میکرو متر) از (SiO2)x + 2% acetic acid

اسلاید 48: کروماتوگرافی لایه نازکTLC صفحهsilica gel - silicon dioxide (SiO2)x (فاز ثابت متداول و عمومی)bulk (SiO2)x گروههای هیدروکسی روی سیلیکاژل باعث قطبیت سطح میشود.سطح صفحات 5*10 سانتی متریسلیکاژلی به ضخامت 250 میکرو لیترآغشته به فلوروسنتروی بستر پلاستیکی

اسلاید 49: کروماتوگرافی لایه نازکچهار مرحله در TLC1. اعمال نمونه برای گذاشتن محلول نمونه از لوله مویین استفاده میشود. 2. گسترش حلال وقتی است که جداسازی اطفاق میافتد3. مشاهده لکه معمولا زیر لامپ یو وی لکه ها مشاهده میشود.4. تفسیر نتایج مقایسه فاکتور های بازداری

اسلاید 50: TLC صفحه“خط پایین”1 cm.الف- با مداد خط نازکی رسم کنید.“خط شروع”1 cm.ب- نمونه جامد را در متانول حل کنید.ج- از لوله مویین برای انتقال و نمونه گذاری استفاده کنید.ACE ASP CAF ACE ASP CAF #5 #5 #5 Ref. Ref. Ref.1. اعمال نمونه(نقطه گذاری)

اسلاید 51: 2.گسترش حلال روی صفحه TLCTLC صفحهTLC اتاقک گسترش فقط یک ظزف شیشه ای حاوی حلال! الف- صفحه TLC را در داخل ظرف گسترش قرار دهید.ب- بر اساس خصلت مویینه گی محلول در پلیت بالا میرود.ج- وقتی حلال به بالای صفحه رسید آنرا خارج کنید.حلال گسترش دهنده(فاز متحرک)}{در بسته شود}توجه: در طی این حدود 20 دقیقه ترکیب از روی نقطه اولیه در طول سیلیکاژل کشیده میشود.

اسلاید 52: 3. مشاهده لکه TLCالف- اجازه دهید حلال روی سطحTLC گسترش پیداکند.ج- با نگاه کردن به لکه ها زیر لامپ UV آنها را با مداد علامت گذاری کنید.UVب- مشاهده نتیجه زیر نور UV دنبال نقاط تیره برروی ضمینه سبزفلوروسنت باشید  

اسلاید 53: 4. تفسیر نتایج TLCالف- تعیین فاکتو بازداری برای هریک از نقاط تشخیص داده شده.ب- از لکه رفرانس برای تشخیص ترکیبات استفاده کنید.ACE ASP CAF ACE ASP CAF #5 #5 #5 Ref. Ref. Ref. مسافتی که لکه طی کرده استمسافتی که حلال حرکت کرده است_______________________Rf == XYY - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - X3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - X1X2سایر لکه ها را چگونه تفسیر میکنید؟4132??چگونه میتوان نمونه جدید را تشخیص داد؟:سرانجام

اسلاید 54: شیمی آلیآنالیز کیفی ترکیبات آلی:مشخص کردن ساختمان دو ترکیب ناشناخته دو # هفتهدرصد ترکیبات و فرمول مولکولیتعیین وزن اکی والانی تفسیر طیف HNMR

اسلاید 55: هفته بحث مایعات ناشناخته1. در صد سوختن- تعیین فرمول مولکولی % C / 12.011 g/mol = x moles C % H / 1.0079 g/mol = y moles H CxHy... % atom / atomic wt. = z moles توجه: هر فرمول یا معادله ای ممکن نیست!2 . آنالیز پروتون NMR –اجزاء را کنار هم قرار دهید. جامدات ناشناخته1. تعیین نقطه ذوب2. تعیین حلالیت3. تعیین وزن اکی والانی اگر ناشاخته اسید باشد}MWCxHy

اسلاید 56: داده های درصد سوختنتعیین فرمول مولکولیداده های درصد سوختن مقادیر درصد C و درصد H را بدست میدهد.تعیین در صد اکسیژن از کسر درصد کل (100 - total given = % O) حاصل میشود.تقسیم درصد هر یک از عناصر بر وزن اتمی آن (%C  12.011).نرمالیزه کردن (تقسیم هر یک از مقادیر به کوچکترین مقدار).5. مقادیر نسبی را بدست میآوریم.6. حذف فرمولهای ناممکن57.8 % C 3.6 % H38.6 % O 12.011 = 4.812 1.0079 = 3.572 15.9994 = 2.413 2.413 = 1.994 2.413 = 1.480 2.413 = 1.000x 2 = 4x 2 = 3x 2 = 2At.Wt.نسبت مولینرمالیزه کردنC4H3O2C8H6O4 فرمولنمونه?

اسلاید 57: تعیین وزن اکی والانی{با استفاده از تیتراسیون کربوکسیلیک اسیدها یا فنول ها}100-250 g/mol50 mg ناشناخته0.100 M باز(0.1 mmol/mL)2.0-5.0 mL

اسلاید 58: آزمایشگاه مبانی آلیآبگیری از متیل سیکلو هگزانولتا اینجا توجه خود را بر روی تکنیک های آزمایشگاهی تمرکز کردیم.و حالا روی واکنش های شیمیایی و مکانیزم آنها تاکید میکنیم و از مطالعه مکانیزم E1 در آبگیری از متیل سیکلو هگزانول در محیط اسیدی میپردازیم.

اسلاید 59: آبگیری از الکل ها مکانیزم E1مکانیزم عمومییون اکسونیوم حدواسطحدواسط کربوکاتیون

اسلاید 60: آبگیری از متیل سیکلو هگرانول

اسلاید 61: چهار ماده اولیه ممکن- H2O

اسلاید 62: محصولات ممکنه مختلفپیش بینی محصولات مختلف و مقادیر آنها (عمده در مقابل جزیی)Specifically for 1-methylcyclohexanol:

اسلاید 63: ترتیب پایداری نسبی آلکن هاپیش بینی تشکیل محصولات بر اساس استخلاف الکن ها{استخلاف بیشتر C=C  پایداری بیشتر}قانون زادزف {Russian chemist, 1841-1910} [همچنین بصورت سایدزف تلفظ میشود]

اسلاید 64: جانشینی الکتروفیلی آروماتیکی EAS مکانیزمافزایش الکتروفیلی رخ نمی دهدجانشینی الکتروفیلی(اسید مصرف نشده)مرحله کند وتعیین کننده سرعتحدواسط کربوکاتیون(آروماتیسیته از بین میرود

اسلاید 65: جانشینی الکتروفیلی آروماتیکی

اسلاید 66: آزمایشگاه مبانی آلیجانشینی الکتروفیلی آروماتیکی: برسی فعالیت نسبیaminomethoxy acetamido

اسلاید 67: شمای واکنشهر سه استخلاف هدایت کننده ارتو و پارافعال کننده حلقه هستند.

اسلاید 68: جهت گیری ارتو و پارا(فعال کننده ها)اثرات هدایتیگروه آمینو الکتروفیل را بهارتو و پارا هدایت میکند.اثرات فعال کننده گیگروههای آمینو حلقه را برای حملهالکتروفیل آماده میکند.E+Aniline ساختمانهای رزونانسیالکترون میدهد

اسلاید 69: NaHSO3 خاموش کردن باقرمز نارنجی نشان دهنده برممحصول جامد+برم واکنش ندادهمحصول جامد +برم اضافی نداردشروع واکنش (0 min)پایان واکنش (20 min)بعد از خنثی کردن با برم

اسلاید 70: EAS – جهت گیری /فعالیتE+گرفتن الکترونE+دادن الکترون

اسلاید 71: m-هدایت کننده (غیر فعال کننده)اثرات هدایت کننده گیگروه نیترو هدایت کننده متا میباشد.اثرات غیر فعال کننده گیگروه نیترو غیر فعال کننده حلقه برای حمله الکتروفیل میباشد.E+Nitrobenzene ساختمانهای رزونانسیگرفتن الکترون