Платиновые руды. Комплекс Черняева и Уилкенсона

 

По этой вакансии к ненасыщенному комплексу присоединяется молекула алкена и комплекс вновь становится насыщенным шестикоординационным - Rh(алкен)Cl(H)₂(PPh₃)₂.

 

В этом комплексе с одним и тем же атомом родия связаны атом водорода и алкен, и, таким образом, они подготовлены к реакции. Процесс присоединения водорода и алкена к атому родия может происходить и в другой последовательности, то есть лиганд вначале может вытесняться молекулой алкена, а лишь затем будет происходить присоединение молекулы водорода. Но каким бы путем ни образовывался этот комплекс, он будет иметь то же строение. Его дальнейшее превращение в продукт связано с превращением р-комплекса родия в s-алкильный родиевый комплекс, что происходит в результате миграционного внедрения молекулы алкена по связи Rh-H. Эту стадию называют иногда рекомбинацией лигандов.

Последней стадией является восстановительное элиминирование, при котором гидрид реагирует с алкильным радикалом, и образуется продукт реакции - алкан, и регенерируется исходный комплекс родия. Таким образом, замыкается каталитический цикл.

Использование катализатора позволило получить продукт с 95%-ной оптической чистотой и 90%-ным химическим выходом. Однако в настоящее время известны многие другие хиральные лиганды, также дающие прекрасные результаты. Необходимость получения этого препарата в чистом состоянии связана с тем, что только (S)-энантиомер обладает фармакологической активностью.Комплекс RuC1₂ используется в качестве катализатора для гидрирования а- арилакриловых кислот, в том числе а-(метоксинафтил) производного, которое приводит к продукту с оптической чистотой 96-98%.Получаемый продукт известен под названием "напроксен" и является одним из наиболее популярных противовоспалительных средств нового поколения. Получение оптически чистого продукта чрезвычайно важно, поскольку только S-изомер является лекарством, в то время как R-изомер токсичен для печени.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Методы синтеза

Методика №1

На технико-химических весах отвесить 1,479 г сульфата калия и 5,661 г сульфата алюминия. В два химических стакана налить дистиллированной воды, в один 7мл, в другой- 6мл. Покрыть стаканы часовыми стеклами и нагреть до кипения. Растворить в первом стакане отвешенное количество сульфата калия и во втором - сульфата алюминия. Горячие растворы слить вместе (в стакан с сульфатом калия) и размешать. В результате реакции образуется двойная соль алюмокалиевых квасцов по уравнению:

При непрерывном перемешивании и быстром охлаждении выпадают мелкие кристаллы квасцов.

Для получения крупных кристаллов, раствор медленно охлаждается без перемешивания. Выделившиеся кристаллы перенести на воронку Бюхнера, отфильтровать, высушить между листами фильтровальной бумаги и оставить сушиться некоторое время на воздухе.

 

Методика №2

Растворяют 5,661г 18-водного гидрата сульфата алюминия в 50-60 мл воды, раствор подкисляют серной кислотой и нагревают. Рассчитанную по уравнению реакции массу сульфата калия растворяют в 60 мл горячей воды. Растворы фильтруют через воронку горячего фильтрования, смешивают, добавляют немного серной кислоты и упаривают на водяной бане до начала кристаллизации. 

Выпавшие мелкие кристаллы отсасывают, растворяют  в минимальном количестве горячей воды, добавив 1-2 мл раствора H2SO4 , и фильтруют. В охлажденный раствор помещают кристаллик алюмокалиевых квасцов и оставляют стоять 2-3 дня. Выпавшие кристаллы отделяют от маточного раствора. Промывают ледяной водой и высушивают при комнатной температуре.

    

 

Методика №3

Алюмокалиевые квасцы можно получить, сливая растворы сернокислого алюминия  и сернокислого калия.

Растворяют 80г Al2(SO4)3*18H2O(техн.) в 200-300 мл воды и отфильтровывают. Отдельно готовят раствор  22.4-24г К2SO4 (техн.) в 300 мл воды. Растворы сливают, упаривают на водяной бане до начала кристаллизации и быстро охлаждают при перемешивании. Выпавшие кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера, растворяют в минимальном количестве горячей воды и охлаждают. Препарат перекристаллизовывают еще 3 раза. Если исходным сырьем является Аl2(SO4)3*18Н2О реактивной квалификации, перекристаллизация необязательна. При использовании маточных растворов выход составляет 80-88 г препарата, соответствующего реактиву квалификации ч.д.а.  Для очистки растворяют 160 г технических квасцов в 200 мл горячей воды, фильтруют и охлаждают. Выпадает около 140 г чистого продукта. Кристаллы слегка промывают  холодной дистиллированной водой и сушат.

Безводные (жжёные) квасцы получают следующим образом.

Водную соль нагревают в платиновом тигле. Квасцы сначала плавятся в своей кристаллизационной воде. Затем обезвоживаются, вспучиваясь при этом. Образовавшуюся  легкую пористую массу растирают в ступке.

 

Для выполнения практической работы выбран первый метод, так как согласно данной методике получается очень чистый продукт, а также используется несложное лабораторное оборудование, доступные реактивы, и требуется сравнительно небольшое количество времени.

 

Лабораторное оборудование

Весы, мерный цилиндр, огнеупорный химический стакан на 150 мл(2 шт), стеклянная палочка, часовое стекло(2 шт), газовая горелка, штатив, муфта, кольцо, асбестовая сетка, кристаллизатор, воронка Бюхнера, колба Бунзена, водоструйный насос, фильтровальная бумага, эксикатор, ложка-шпатель, ступка с пестиком.

 

Реактивы

Кристаллический сульфат калия K₂SO₄, кристаллогидрат сульфата алюминия                                                                                     Al₂(SO₄)₃ *18H₂O,  дистиллированная вода, лёд.                                                                          

 

Стехиометрические расчёты

Стехиометрические расчёты проводим по уравнению реакции:

 

1) Найдем количество вещества :

2) Рассчитаем теоретическую массу сульфата калия:

 

    0,017/2 моль= 0,0085 моль

    m(K₂SO₄)=174г/моль*0,0085 моль=1,479 г

3) Рассчитаем теоретическую массу кристаллогидрата сульфата алюминия:

= 0,017/2 моль = 0,0085 моль

= 0,0085моль*666г/моль = 5,661 г

4)Рассчитаем теоретическую массу воды:

v(H₂O)=3v(KAl(SO₄)₂*12H₂0)

v(H₂O)=3*0,017 моль=0,051 моль

m(H₂O)=18 г/моль*0,051 моль=0,918 г

При поведении практической работы получено 7,5 г алюмокалиевых квасцов из 8 г требуемых. Следовательно выход продукта составил 93,75% :

 

ω = 100% =

 

Погрешность при выполнении работы составила 6,25% :

 

η = 100%=

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОД

В ходе работы было получено 7,49 грамма алюмокалиевых квасцов, что составило 93,75% от теоретически возможного выхода. Это свидетельствует о том, что предварительные расчеты были проведены достаточно точно и потери были незначительны. В теоретической части были рассмотрены свойства и применение квасцов.

 

 

Литература

1. Химия координационных соединений. М.: Высш. шк., 1985.

2 Темкин О.Н. Каталитическая химия

3 Темкин О.Н. Промышленный катализ и экологически безопасные технологии

4. Коллмен Дж Металлоорганическая химия переходных металлов.