الكلوروبنزين – تفاعل ساندماير لتحضير الكلوروبنزين فى المعمل

تجربة تحضير الكلوروبنزين Preparation of Chlorobenzene

– يتم تحضير الكلوروبنزين Preparation of Chlorobenzene بواسطة تفاعل ساندماير Sandmeyer’s Reaction وسيتم مناقشة الجزء العملى والنظري لهذة التجربة.

– يحضر الكلوروبنزين من تفاعل ملح الدايزونيوم مع كلوريد النحاسوز Cu₂Cl₂ كما بالمعادلة التالية:

– تعتبر هذه الطريقة من أهم الطرق لتحضير الكلوروبنزين لكن هناك طرق أخرى لتحضيره وهي طرق صناعية منها كما يلي:

– من الخواص الفيزيائية للكلوروبنزين أنها لا تذوب في الماء إلا أنه يذوب في المذيبات العضوية يشابه هاليدات الالكيل في كثير من الصفات الفيزيائية إلا في خواصه الكيميائية وخاصة تفاعلاته اتجاه التعويض النيوكلوفيلي إذ أن هاليدات الالكيل أكثر فعالية من هاليدات الاريل تجاه التعويض النيوكليوفيلي.

تفاعلات هاليدات الأريل Reactions of Aryl halides

(1) الاستبدال النيوكلوفيلي Nucleophilic Substitution

– الثباتية العالية للمزدوج الالكتروني في هاليد الاريل و وجود الرنين يؤدي إلى الاستقرار العالية لهذه الهاليدات إذ أنها لا تستطيع إزاحة الهالوجين بسهولة لكونه قد يتصل بلحظة رنين معينة مع المزدوج الالكتروني ترتبط أكثر بالحلقة.

– كما أن الاستبدال النيوكليوفيلي للكلوروبنزين يحتاج إلى حرارة عالية وتقل تبعاً لوجود مجاميع ساحبة على الحلقة.

– التفاعلات الآتية توضح الاستبدالات النيوكلوفيلية للكلوروبنزين كما يلي:

 (2) الإزاحة Substitution

– تعاني هاليدات الاريل تفاعل إزاحة بوجود قاعدة قوية كما في الأمثلة التالية:

ثانياً/ الجزء العملي لتجربة تحضير الكلوروبنزين

الأدوات والمواد الكيميائية المطلوبة 

الأجهزة والأدوات

– يتم توفير الأدوات الآتية كما يلي:

• بيكر
• دورق مخروطي
• اسطوانة مدرجة
• ميزان حرارة
• مسخن كهربائي
• مكثف عاكس
• ماصة
• دورق دائري

المواد الكيميائية المطلوبة

– يتم توفير المواد الكيميائية الآتية كما يلي:

• أنيلين
• نتريت الصوديوم
• حمض HCl المركز
• مسحوق الثلج
• كبريتات النحاسيك المائية
• كلوريد الصوديوم
• باى سلفات الصوديوم
• كلوريد الكالسيوم اللامائي.

أولاً/ خطوات تحضير ملح الدايزونيوم

(1) أذب 2ml من الانيلين في مزيج من 7ml  حمض HCl المركز مع 7ml من الماء في دورق مخروطي.

(2) ثم ضع ترمومتر في المحلول واغمر الدورق في حمام من مسحوق الثلج, برد مع التحريك حتى تصبح درجة الحرارة تحت 5C^o

(3) أذب 1.6g من نتريت الصوديوم في 8ml من الماء وبرد المحلول بغمره في الحمام الثلجي.

(4) ثم أضف محلول نتريت الصوديوم بعدة دفعات (1-2ml لكل دفعة) إلى محلول هيدروكسيد الانيلين البارد وحرك بالترمومتر ، تتحرر حرارة نتيجة التفاعل ويجب أن لا ترتفع درجة الحرارة فوق 5C^o (أضف بضعة جرامات من الثلج إلى مزيج التفاعل عند الضرورة).

(5) احتفظ بالمحلول إلى التجربة القادمة  )يحفظ عند صفر مئوي في حمام ثلجي)

ثانياً/ خطوات تحضير الكلوروبنزين

(1) حضر محلول ملح كلوريد الدايزونيوم بالطريقة السابقة ويحفظ فى درجة حرارة (0-5)C^o ثم انقل المحلول إلى دورق دائري سعته 50ml

(2) حضر محلول كلوريد النحاسوز ( يذاب 1g من كبريتات النحاسيك المائية مع 1g من كلوريد الصوديوم في 15ml من الماء المقطر مع تسخين الخليط جيدا).

(3) ثم أضف إلى المحلول المتكون 1.6g من باى سلفات الصوديوم.

(4) برد المحلول بوضع الدورق في حمام ثلجي إلى ان تصل الحرارة 10C^o  نلاحظ تبلور كلوريد النحاسوز.

(5) ثم انقل المحلول إلى دورق أخر واحتفظ بالبلورات بالدورق الأصلي اغسل بلورات كلوريد النحاسوز بــ 5ml من الماء المقطر المذاب فيه قليل من الباي سلفات الصوديوم.

(6) تخلص من ماء الغسيل و احتفظ بالبلورات.

(7) أذب البلورات فى 6ml من حمض HCl المركز

(8) ثبت مكثف عاكس فوق الدورق الحاوي على كلوريد النحاسوز المذاب في الحامض وسخن المحلول باستعمال حمام مائي حتى تصل درجة الحمام إلى 80C^o

(9) ثم اسحب الحمام المائي وحرك محلول التفاعل بقوة وأضف إليه محلول كلوريد الدايزونيوم ببطء 0.5ml  فى كل مرة من خلال أعلى المكثف.

(10) بعد إضافة كل ملح الدايزونيوم ارجع الحمام المائي وسخن لدرجة 80C^o لمدة 15 min لإكمال التفاعل.

(11) افصل كلوروبنزين وذلك بتقطيره بالبخار , ثم افصل طبقة الكلوروبنزين  )الطبقة السفلى(  وتجفف باستعمال مادة مجففة مثل كلوريد الكالسيوم اللامائي.

Resonance form of chlorobenzene