Zalecam przeprowadzenie tej reakcji na masową skalę. Sprawdź tę syntezę siarczanu etylu sodu:
Wymagania
Etanol (EtOH / C2H6O/ CH3CH2OH, 99%, 180 ml)
Kwas siarkowy (H2SO4 / H2O4S, 95%+, 80 ml)
Węglan sodu (Na2CO3 / CNa2O3)
Woda (H2O, 300 ml)
Procedura
Do RBF z szyjką (500 mL) dodać etanol i kwas siarkowy wkraplając przez 30 min za pomocą lejka addycyjnego. Refluksować 3 h w 110°C. Umieścić lód w zlewce (1 L+) i przenieść tam roztwór. Dodać wodę (300 ml). Przygotować zwięzły roztwór wody i węglanu sodu i powoli wlewać go do zlewki porcjami, aż pH = obojętne. Ta reakcja jest bardzo gwałtowna! Przefiltrować, przemyć placek filtracyjny wodą. Suszyć na powietrzu za pomocą wentylatora przez ~48 godzin.
Teoria
Po podgrzaniu kwas siarkowy protonuje tlen w etanolu, tworząc jon oksoniowy etylu, który wytrąca się w reakcji SN2 znanej również jako estryfikacja Fishera. Oksoniowy uwalnia niewielką ilość wody i produkt sześciowęglowy tworząc siarczan etylu, znikomą ilość eteru dietylowego, który wrze i niewielką ilość rakotwórczego siarczanu dietylu. Siarczan etylu jest następnie przekształcany w sól sodową przez dodanie węglanu sodu. Węglan sodu neutralizuje również resztkowy kwas siarkowy w reakcji kwasowo-zasadowej. Lód pomaga schłodzić proces, zmniejszając gwałtowność reakcji.
Kontrola temperatury ma kluczowe znaczenie! Temperatura nigdy nie może przekroczyć 115 °C, w przeciwnym razie równowaga ulegnie zmianie i zamiast siarczanu etylu powstanie eter dietylowy.
Wszystkie odczynniki muszą być bezwodne! Obecność wody w tej reakcji zmniejsza wydajność. Nie używaj denaturowanego etanolu, denatonium rozkłada się po podgrzaniu zanieczyszczając produkt. Prawidłowo wykonany roztwór po refluksie powinien być przezroczysty, ewentualnie z jasnożółtym odcieniem. Jeśli jest żółty lub pomarańczowy, używane są nieczyste odczynniki.
Rurka osuszająca na górze skraplacza pomaga utrzymać wilgoć na zewnątrz.
Nie odparowywać na ostatnim etapie! Po podgrzaniu w ten sposób etylosiarczan sodu ulega rozkładowi. Roztwór należy suszyć wyłącznie na powietrzu. Użycie wentylatora pomaga przyspieszyć proces.
Istnieje odmiana tej reakcji, która wykorzystuje węglan wapnia przed dodaniem węglanu sodu. Całkowicie odradzam to rozwiązanie. Jest on dodawany w celu przekształcenia siarczanu etylu w nierozpuszczalny etylosiarczan wapnia. Jest to nie tylko całkowicie niepotrzebne, ale także wydłuża czas i zwiększa nakład pracy oraz znacznie zanieczyszcza produkt końcowy. Gdy używany jest tylko węglan sodu, siarczan etylu jest przechowywany w roztworze wodnym, który później oddziela się przez filtrację i suszy.
Istnieje również inna odmiana, która wykorzystuje wodorosiarczan sodu zamiast kwasu siarkowego. To działa, ale z mojego doświadczenia wynika, że wydajność jest niska. Zanieczyszcza również produkt, co objawia się w postaci mlecznych kryształów, które mają tendencję do tworzenia się na ściankach naczynia krystalizacyjnego.