Otrzymywanie chlorku benzylu

Otrzymywanie chlorku benzylu
(odczynnika do syntezy kwasu fenylooctowego)

Kierunek reakcji homologów benzenu z chlorowcami zależy od warunków doświadczenia. Przy umiarkowanej temperaturze, bez działania promieni słonecznych i w obecności katalizatorów (żelaza, amalgamatu glinu), następuje podstawienie wodoru w pierścieniu benzenowym, natomiast podczas ogrzewania i bezpośredniego działania promieni słonecznych zastąpienie wodoru chlorowcem zachodzi wyłącznie w łańcuchu bocznym.

Tworzenie się chlorku benzylu przebiega według równania

C6H5CH3+Cl2--->C6H5CH2Cl+HCl.

Szybkość tej reakcji bardzo się zwiększa ze wzrostem intensywności naświetlania. Reakcję przyśpiesza również pięciochlorek fosforu.

Substancje wyjściowe:
toluen...............53 ml lub 46 g (0,5 mola),
chlor (z butli), pięciochlorek fosforu.

Do kolby kulistej z krótką szyją o pojemności 100-150 ml wprowadzamy 53 ml toluenu. Za pomocą dwudrożnej nasadki łączymy kolbę z chłodnicą zwrotną. Przez główny otwór nasadki wstawiamy rurkę szklaną doprowadzającą chlor (nieco szerszą niż zwykła) i wkładamy w nią termometr. Zbiorniczek rtęci termometru powinien być umieszczony poniżej powierzchni cieczy w kolbie. Ażeby termometr nie wypadł z rurki, należy ją nieco spłaszczyć w odległości 1 cm od końca. W tym celu ogrzewamy rurkę aż do zmięknięcia szkła, po czym szkło delikatnie ściskamy szczypcami. Toluen, do którego dodajemy 2,5 g pięciochlorku fosforu, ogrzewamy do wrzenia na łaźni powietrznej lub na siatce w świetle słonecznym i przepuszczamy mocny strumień suchego chloru dopóty, dopóki temperatura mieszaniny reakcyjnej nie osiągnie 160 st.C. W zależności od natężenia światła reakcja kończy się po 1-6 godzinach. Po zakończeniu reakcji przerywamy dopływ chloru oraz ogrzewanie i z tej samej kolby (pod wyciągiem) oddestylowujemy produkt reakcji łącząc z kolbą niewielki deflegmator i długą chłodnicę powietrzną. Z początku destyluje niezużyty toluen (wrze w temperaturze 111 st.C.); kiedy temperatura osiągnie 160 st.C., zmieniamy odbieralnik i zbieramy frakcję wrzącą w granicach 160-190 st.C, zawierającą prawie całą ilość chlorku benzylu. Frakcję wyżej wrzące zawierają chlorek benzylidenu C6H5CHCl2 i fenylotrójchlorometan C6H5CCl3. Środkową frakcję jeszcze raz destylujemy z zastosowaniem deflegmatora zbierając produkt przechodzący w temperaturze 170-180 st.C; stanowi on prawie czysty chlorek benzylu.
Wydajność około 35-40 g.

Bardziej czysty preparat można uzyskać destylując otrzymany produkt jeszcze raz pod zmniejszonym ciśnieniem i zbierając frakcję przechodzącą w granicach 63-68 st. przy 12 mm ciśnienia.

Czysty chlorek benzylu jest cieczą bezbarwną; działa on drażniąco na błonę śluzową oczu.
Temperatura wrzenia 179,4 st.C.
Ciężar właściwy d20/20=1,1002
Współczynnik załamania n15/D=1,5415
Preparat można zużytkować do syntezy kwasu fenylooctowego.

Piśmiennictwo:
N. Prianisznikow "Preparatyka chemiczna organiczna", PWN, Warszawa 1953, str. 69-71.