Новый способ получения м-йодбензойнои кислоты Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

Том 163

1970

НОВЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ М-ЙОДБЕНЗОЙНОИ КИСЛОТЫ

(Представлена работа научным семинаром кафедр органического профиля)

йодбензойная кислота описана давно. Предложенные для ее получения методы, основанные на замещении диазониевой группы на йод, и использование фталимида мало удобны из-за многостадийности процессов. Прямое введение йода в бензойную кислоту в присутствии дымящей азотной кислоты (1) или дымящей азотной кислоты, насыщенной серным ангидридом (2), вследствие побочных реакций окисления и нитрования дают небольшой выход м-йодбензойной кислоты. Использование серной кислоты и сульфата серебра неэкономично (3), применение же нитрующей смеси (4) затрудняет очистку растворителя уксусной кислоты. Более удобным оказался предложенный нами метод получения м-йодбензойной кислоты, основанный на реакции прямого йодирования бензойной кислоты в присутствии озона. При разработке этого способа мы выяснили влияние на выход м-йодбензойной кислоты процентного содержания озона в кислороде или в воздухе, температуры процесса, количества растворителя, скорости пропускания озонированного воздуха через реакционную смесь, способа загрузки йода, количества серной кислоты и сравнили активирующие свойства серной (а 1,84) и фосфорной кислот.

Результаты выполненных исследований представлены в табл. 1, 2, 3 и 4.

А. Н. НОВИКОВ, Т. А. ХАЛИМОВА

Таблица 1

Влияние количества серной кислоты на выход м-йод-бензойной кислоты. Йода 2,1 г, концентрация озона в кислороде 0,8%

Серной кислоты, мл

Приходится молей серной кислоты на моль бензойной кислоты

Выход м-йодбензой-ной кислоты, %

50,0 10,0 5,0

57,2 11,4 5,7 М4 0,57 0,28 0,114 0,057

40,5 40,5 40,5 40,5 39,3 38,1 30,9 10,7

1,0

0,5 0,25 0,10 0,05

Таблица 2

Влияние на выход м-йодбензойной кислоты: процентного содержания озона в воздухе, температуры реакции, количества растворителя, времени реакции, расхода озонированного воздуха. В опыте 17 йода 1,0 г

№ опытов Озона в воздухе, % Расход воздуха, л/час Температура реакции, "С Время синтеза, час Уксусная кислота, мл Выход йод-1 бензойной кислоты, %

1 0,42 13 90 1,3 20 44

2 0,38 13 90 1,3 20 44

3 0,30 13 90 1,3 20 42

4 0,20 13 90 1,3 20 29

5 0,38 13 90 1,3 20 44

6 0,38 13 80 1,3 20 51

7 0,38 13 70 1,3 20 17

8 0,38 13 90 1,3 10 48

9 0,38 13 90 1,3 20 44

10 0,38 13 90 1,3 30 44

11 0,38 13 90 1,3 40 24

12 0,30 13 90 1,3 20 43

13 0,30 13 90 2,0 20 55

14 0,30 13 90 2,5 20 48

15 0,38 13 90 2,0 10 55

16 0'38 7,8 90 2,0 10 65

17 0,38 5,2 90 2,0 10 72

Таблица 3

Влияние загрузки йода на выход йодбензойной кислоты. Расход озонированного воздуха, с концентрацией озона 0,38%, 5,2 л/час

Время синтеза Количество йода Порции йода при загрузке, 2 Мольное соотношение бензойная кислота : йод Выход йодбензойной кислоты

г моли 2 %

2 час. 50 мин. 2,15 0,0082 2,15 1:0,5 1,8 44

2 час. 50 мин. 2,15 0,0082 0,5; 0,5; 1:0,5 2,1 50

0,55; 0,60

2 час. 30 мин. 1,50 0,0069 0,5; 0,5; 0,5 1:0,42 2,1 72

2 1ас. 1,00 0,0039 0,5; 0,5 1:0,21 1,4 72

Таблица 4

Сравнение активирующих свойств серной и фосфорной кислот

Окислитель

Кислота

Выход йодбензойной кислоты, %

Озонированный кислород с концентрацией озона 0,8 96

Без кислоты

Фосфорная кислота

Бензойная кислота не йодируется

Бензойная кислота не йодируется

Серная кислота

40,5

Экспериментальная часть

Синтез м-й одбензойной кислоты. В трехгорлую кругло-донную колбу, снабженную обратным холодильником и трубкой для подачи озонированного кислорода или воздуха, вносили 2,0 г бензойной кислоты, 10,0 мл ледяной уксусной кислоты, 1,0 мл концентрированной серной кислоты (а 1,84), 0,5 г йода, 2,0 мл четыреххлористого углерода. В смесь при температуре глицериновой бани 85—90°С начинали пропускать озонированный кислород или воздух, получаемый в обычном лабораторном озонаторе, со скоростью 5,2 ,л/час. Остальное количество йода (1,0 г) загружали периодически по 0,5 г по мере исчезновения окраски реакционной массы, присущей свободному йоду. Через 2,0—2,5 час. синтез заканчивали. Реакционную массу разбавляли водой, м-йодбензой-ную кислоту отфильтровывали и кристаллизовали из водноспиртового раствора. Выход м-йодбензойной кислоты 70—75%, температура плавления 186°С.

Выводы

1. Бензойная кислота хорошо йодируется элементарным йодом в присутствии озона с небольшой добавкой серной кислоты.

2. В оптимальных условиях реакции выход м-йодбензойной кислоты 72%.

3. Фосфорная кислота в этой реакции активирующими свойствами не обладает.

ЛИТЕРАТУРА

1. А .П .Крешков, И. Н. Курбатов. Лабораторные работы по синтезу и анализу органических соединений. Госхимиздат, М., стр. 109, (1940).

2. P. V а г m a, A. Panicker. Ch. А., 24, 5740 (1930).

3. D. Derby sch ire, W. Waters. J. Chem. Soc., 1950, 3694.

4. Б. В. Тронов, A. H. Новиков. ЖОХ, XXIII, 1022—1024, (1953).