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I l Work-up della reazione Isolamento del prodotto

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I l Work-up della reazione Isolamento del prodotto
I l Work-up della reazione
Isolamento del prodotto
Quando la reazione è finita, si deve fare il workcioè isolare il prodotto dalla miscela di
r e a . Alla fine del work-up s i ottiene un
arezzo.
UP,
REGISTRARE RESA DEL GREZZO!!
Product
a liquid
Fractionate
whole
reaction
rnixture
L
F
L
P
Purify (by
re-distillation)
and collect product
REACTION
MIXTURE
-
:
Solid product
separates
+
Collect by
suction filtration
L
P
Purify (by
recrystallization)
l
Neutral component
Add water
or ice
F
Extract with
organic solvent
Purify
Basic component
Figure 3.28. General scheme for reaction work-up.
WORK-V!'
Dopo l'estrazione (imbuto separatore):
S I ANIDRIFICA LA FASE ORGANICA
S I FILTRA O S I DECANTA
S I EVAPORA I L SOLVENTE AL ROTAVAPOR
ESTRAZIONE
L'operazione che si fa comunemente nel work-up
delle reazioni organiche, è una forma di
purif icazione. E' un'operazione utile soprattutto
per la separazione di componenti acidi e basici di
una miscela organica.
Estrarre significa spostare un composto da una
fase ad un'altra (liquido\liquido opp. solido liquido)
E S T R A Z I O N E S E L E T T I V A TRA UN
SOLVENTE O R G A N I C O E L'ACQUA
Se ho un composto X e aggiungo 2 liquidi
X s i ripartirà t r a i
immiscibili (es. H,O e CH,CI,),
due liquidi, e la quantità di X in ciascuno dei due
liquidi dipenderà dalla solubilità relativa di X in
H,O e in CH,CI,.
Si definisce COEFFICIENTE D I
b I S T R I B U Z I O N E o D I RIPARTIZIONE
CONCLUSIONE:
E' più efficiente fare due piccole estrazioni con poco
solvente che una.
I n generale, con 2-3 estrazioni si estrae la maggior
parte del composto organico dall'acqua (per K
maggiore di 4)
Quando il composto è più solubile in acqua che nel
solvente organico (K minore di l), con un'estrazione
si estrae poco
TECNICA DEL SALTING OUT (si aggiunge un
sale inorganico es, NaCI, e la solubilità del
composto nella fase acquosa diminuisce, e
quindi K aumenta)
ESTRAZIONE I N CONTINUO
SCELTA DEL SOLVENTE
DI ESTRAZIONE
Table 3.4. Some common extraction solvents.
Solvent
Dielectrica
B.p.
("C)
Density
Fiammabilityc
Toxicitf
Hexane
1.9
68.7 0.65
+++
+
Benzene
2.3
80.1 0.87
+++
+++
tther
4.3
34.6 0.71
+++
+
Chloroform
4.8
61.7 1.48
Nonflammable
+++
Ethyl acetate
6.0
77.1 0.89
++-C
+
Dichloromethane
8.9
39.7 1.31
Nonflammable
++
17.5
117.7 0.81
++
+
I -Butanol
Suitability
(g m ~ - ' ) ~
Poor solvent for polar
compounds; easily dned
Too toxic for genera1 use; prone t o
emulsions; toluene is less toxic
Good generai extraction
solvent, especially for oxygencontaining compounds;
dissolves up to 1.5% water. Prone t0
peroxide formation on storage
Easily dried, toxic; prone t o
emulsions
Good for polar compounds; absorbs
a large amount of water
Good genera1 extraction
solvent; easily dned, but slight
tendency to ernulsify
'Last resort' for extraction of very
polar cornpounds;
dissolves up to 20% water
'Although the dielectnc constant ( E ) gives some indication of t h e polanty of a solvent, it does not always reflect a
= 1.0, saturated sodium chlonde solution = 1.2:
solvent's ability to dissolve polar organic c ~ m p o u n d sWater
.~
= least flammable/toxic,
= most flarnmableltoxic.
'+
+++
Un buon solvente per l'estrazione deve essere:
I M M I S C I B I L E CON ACQUA
*POCO SOLUBILE I N ACQUA E N O N
IGROSCOPICO
*UN BUON SOLVENTE PER LE SOSTANZE D A
ESTRARRE
N O N TOSSICO
* N O N INFIAMMABILE
.NON ALTOBOLLENTE (va t o l t o al rotavapor)
l
Organic solution
containing your
neutral compound
1
Extract with
2M NaOH (x2)
l
F
l
P
L
1l
Organic solution
containing your
neutra1 compound
I
t
Aqueous layer
(contains acidic
impurities)
Discard
Extract with
2M HCI (x2)
Il 1I
Organic solution
containing your
neutra1 c%pound
Aqueous layer
(contains basic
impurities)
I
,
Discard
I
J
1. Extract with water (x l )
2. Extract with saturated sodium chloride (x2)
1
Organic solution
containing your
neutral compound
Aqueous layer
Discard
1
I
1. Dry organic solution
2. Evaporate solvent
I
Isolate your
neutral compound
l
Figure 3.33. Exiraction proiocol for ihc isolation and purification of a neutral organic
compound.
ANIDRIFICAZIONE DELLE F A S I
ORGANICHE
LAVAGGIO CON BR1NE (solux satura di NaCI):
Serve per anidrif icare ulteriormente la fase organica.
SPESSO S I ELIMINANO ANCHE LE EMULSIONI
AGGIUNTA D I UN AGENTE A N IDRIFICANTE
Gli agenti anidrif icanti sono dei sali inorganici
( A N I D R I ) che reagiscono velocemente con acqua
idratandosi (ripristinando l'acqua di cristallizzazione)
L'agente anidrif icante deve essere:
TOTALMENTE INSOLUBILE NEL SOLVENTE
.INERTE verso i composti organici (incluso il solvente)
Table 3.5. Some common drying agents for organic solutions.*
Drying agent
Capacity+
Speed
Efficiency
Apglicability
Calcium chlonde
High
Slow
Poor
Use only for hydrocarbons or halides; reacts with most
oxygen- and nitrogen-containing compounds; may contain
CaO (basic)
Calcium sulfate
([email protected])
Low
7%
Very
fast
Very
good
Generally useful; neutra1
Mamsium sulfate
High
100%
Fast
Good
Excellent genera1 purpose drying agent; a weak Lewis acid
and should not be used for very acid-sensitive compounds
Molecular sieves
Moderate
20%
Fast
Good
When freshly activated, excellent for removing most of
the water, but solutions should be pre-dried with a higher
capacity agent first
Potassium carbonate
Quite
high
Quite
fast
Quite
good
Basic; reacts with acidic compounds; good for oxygenand nitrogen-containing compounds
High
Slow
Poor
Mild, generally useful. but less efficient than MgSO,
--..- .- a
-
._
Sodium
sulfate
., --.
- ..-.- ... ..._
_. .
75%
*These agents are for drying organic solutions, not for drying organic solvents. The drying of organic solvents is an
entirely separate problem; see Appendix 2.
'The number indicates the arnount of water, as a percentage of its own weight, that a drying agent can take up.
stopcock
feed tube
flask
Figure 2.26. Typical example o f a rotary evaporator (the clip holding the evaporating
flask has been omitted for clarity).
29/32 socket
14/23,19/26 or 24/29 cone
COME SI USA UN IMBUTO SEPARATORE?
covered metal ring
stopcock (closed!)
large empty flask
stopper
(ready f
AGITAZIONE DELL'IMBUTO SEPARATORE
Figure 3.30. (a) Holding a separator). funnel during shaking; (b) holding a separatory
funnel during venting. Always point the stem away from others during venting.
SEPARAZIONE D E I DUE S T R A T I
upper layer
lower layer
PROBLEMI CHE S I POSSONO I N C O N T R A R E
1.
Miscela scura
- interfaccia
non visibile
2. Miscela chiara ma interfaccia non visibile
3. Formazione di un unico strato
4. Materiale insolubile all'interfaccia
5. Formazione di emulsioni
6. NON si trova il p r o d o t t o dopo evaporazione
della fase organica
EMULSIONI
I
Quando le gocce di una soluzione si
sospendono nell'altra soluzione e la
sospensione non si separa per gravità
Evitare, se possibile, solventi che
tendono a dare emulsioni e,basi f o r t i che
possono portare alla formazione di
saponi
Se si forma un'emulsione nonostante le
precauzioni, questa va r o t t a prima di fare
l'estrazione
LASCIAR RIPOSARE, AGITANDO
LEGGERMENTE
AGGIUNGERE U N PO' D I SOLUX SATURA
D I NaCl (aumenta la densità della fase
acquosa)
AGGIUNGERE QUALCHE GOCCIA D I E t O H
ALL'EMULSIONE
FILTRARE I L TUTTO (i solidi sospesi
stabilizzano le emulsioni)
TRASFERIRE TUTTO I N UNA BEUTA ED
ASPETTARE, con PAZIENZA!
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