WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ по специальности 040500 «ФАРМАЦИЯ» (ЕН.Ф.07)

Воронеж 2003 2 Утверждено научно – методическим советом химического факультета ВГУ, протокол № 5 от 18 марта 2003 г.

Составители: доц., к.х.н. Моисеева Л.В.

асс. Ермолова Г.И.

доц., к.х.н. КрысинМ.Ю.

асс., к.х.н. Медведева С.М.

асс., к.х.н. Пономарева Л.Ф.

асс. Сорокина Г.И.

доц., к.х.н. Шмырева Ж.В.

Методические указания подготовлены на кафедре органической хи мии химического факультета Воронежского государственного универси тета.

Рекомендуется для студентов 2 курса дневного отделения фармацев тического факультета.

Настоящие методические указания предназначены для студентов 2 курса фармацевтического факультета. Практикум по органической химии проводится в течение 3 и 4 семестров. Программа практикума предусмат ривает изучение теоретического материала по основным разделам курса органической химии и рассмотрение их на семинарских занятиях. Лабора торных работах изучаются качественные реакции для основных функцио нальных групп в молекулах с целью их идентификации.

Кроме того, предусмотрено ознакомление с основными методами очистки жидких и твердых образцов (различные виды перегонок, перекри сталлизация, сублимация), а также выполнение работпо синтезу некото рых классов веществ. В ходе этих работстудентами осваиваются приемы ведения сложного эксперимента – сборка прибора, выполнения синтеза, выделения и очистка полученного препарата. Приобретаемые навыки и умения необходимы в дальнейшей профессиональной деятельности по из бранной специальности.

ПЛАН – ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИКУМА ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Форма № Вид занятий Час Тема контроля Задачи практикума Техника ла- инструк 1. Вводное занятие. 4 бораторных работ. Техника таж безопасности.

Качественный и количествен- отчетв Лабораторная ра 2. 4 ный анализ органических со- тетради бота.

единений.

Лабораторная ра- Очистка жидкостей. Виды пере- отчетв 3-4 бота. гонок. тетради Теория строения Бутлерова. Ос- коллок новные понятия. Изомерия. Вза- виум 4-5. Семинар. 8 имные влияния атомов. Класси фикация и номенклатура орга нических соединений.

Очистка твердых веществ. Кри- отчетв Лабораторная ра 6 4 сталлизация, возгонка, экстрак- тетради бота.

ция.

коллок Семинар, лабора- виум, от 7. 4 Алканы, циклоалканы.

торная работа. четв тет ради Семинар, лабора- --//-- 8. 4 Алкены, диены.

торная работа.

Семинар, лабора- --//-- 9. 4 Алкины.

торная работа.

Семинар, практи- --//-- 10. 4 Арены.

ческая работа.

Контрольная рабо- оценка 11. 4 Углеводороды.

та.

12. Лабораторные ра- Окисление толуола в бензойную отчетв 13. боты. кислоту. тетради 14. Лабораторная ра- отчетв 8 Синтез сульфаниловой кислоты.

15. бота. тетради коллок Семинар, лабора- виум, от 16. 4 Одно- и многоатомные спирты.

торная работа. четв тет ради Семинар, лабора- 17. 4 Фенолы, многоатомные фенолы.

торная работа. --//-- 18. Лабораторная ра- отчетв 8 Синтез бромистого бутила.

19. бота. тетради коллок Семинар, лабора- виум, от 20. 4 Альдегиды, кетоны.

торная работа. четв тет ради коллок Семинар, лабора- виум, от 21. 4 Карбоновые кислоты.

торная работа. четв тет ради Семинар, лабора- Производные карбоновых ки- 22. торная работа. слоты.. --//-- 23. Лабораторная ра- оценка 8 Гидролиз бензамида.

24. бота.

Контрольная рабо- Кислородсодержащие соедине- отчетв 25. та. ния. тетради 26. Лабораторная ра- Получение бутил- или отчетв 27. бота. амил(изоамил)ацетата. тетради коллок Семинар, лабора- виум, от 28. 4 Моносахариды.

торная работа. четв тет ради коллок Семинар, лабора- виум, от 29. 4 Ди- и полисахариды.

торная работа. четв тет ради коллок Семинар, лабора- виум, от 30. 4 Амины, аминокислота, белки.

торная работа. четв тет ради коллок 31. Семинар, лабора- Гетероциклические соединения. виум, от 32. торная работа. Выделение кофеина из чая. четв тет ради Основные классы органических 33. Зачетное занятие. соединений. зачет ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 1. Во время работы в лаборатории соблюдайте чистоту, тишину и поря док.

2. Не разрешается работать в лаборатории в отсутствии лаборанта или преподавателя. Запрещается нахождение посторонних лиц в лаборатории.

3. Приступайте к каждой работе только с разрешения преподавателя и после полного усвоения всех ее операций. Запрещается производить рабо ты, не связанные непосредственно с выполнением задания.

4. В лаборатории следуетработать в халатах из хлопчатобумажной тка ни.

5. В лаборатории запрещается принимать пищу, пить воду, курить.

6. Во время работы не следуеткасаться руками лица: многие органиче ские вещества сильно раздражают кожу, а при попадании на слизистую оболочку глаз вызывают сильное жжение и последующее воспаление.

7. Во время нагревания жидкостей или твердых тел в пробирках (или колбах) не направляйте отверстие сосуда на себя или на соседей, не загля дывайте в пробирки (колбы ) сверху, так как в случае возможного выброса нагретого вещества можетпроизойти несчастный случай.

8. Нагревание пробирок и других стеклянных сосудов следуетпроизво дить очень осторожно и постепенно;

перед нагреванием на пламени, пес чаной бане пробирка или сосуд должны быть вытерты снаружи насухо.

9. Категорически запрещается пробовать какие-либо вещества на вкус.

Определять запах соединения можно, осторожно направляя к себе его па ры легким движением руки.

10. Остатки химических реактивов сливаются в предназначенные для них специальные склянки, находящиеся в вытяжных шкафах. Не бросайте в раковины бумагу, песок, вату, битое стекло и другие твердые предметы.

11. При работе с металлическим натрием соблюдайте особую осторож ность. Ни в коем случае не допускайте соприкосновения его с водой, так как можетпроизойти сильный взрыв, пожар и несчастный случай. Нельзя брать натрий руками, а только пинцетом или щипцами. Все работы с на трием следуетпроводить, только надев защитные очки.

12. Горючие и легковоспламеняющиеся жидкости нельзя нагревать в приборах на открытом пламени (на сетке), держать вблизи открытого пла мени. Эти вещества нагревают и отгоняют на электрической, водяной или воздушной бане со скрытым нагревательным элементом.

13. При возникновении пожара немедленно выключите газ и электропри боры, уберите все горючие вещества подальше отогня, засыпьте песком или накройте войлочным, шерстяным или асбестовым одеялом очаг пожа ра. Большое пламя тушат с помощью углекислотных огнетушителей. О сильном пожаре следуеттотчас же сообщить дежурному (пожарной охра не).

14. Если загорится одежда, пострадавшего следуетоблить водой или не медленно повалить на пол и накрыть войлочным или шерстяным одеялом, которое не снимают до тех пор, пока не погаснетпламя. Можно потушить пламя, перекатываясь по полу.

15. При термических ожогах немедленно делайте длительную примочку обожженного места 0,5%-ным раствором перманганата калия или этило вым спиртом, затем нанесите на пораженный участок мазь отожогов.

16. При ожогах кислотами пораженное место промойте 10-15 мин про.

точной водой, а затем 3%-ным раствором гидрокарбоната натрия (NaHCO3). Если поражены глаза, то после длительной обработки водой промойте 2-3%-ным раствором гидрокарбоната натрия и направьте по страдавшего к врачу.

17. При ожогах едкими щелочами хорошо промойте обожженное место проточной водой, затем 1%-ным раствором уксусной кислоты. При попа дании растворов щелочей в глаза их сразуже обильно промывают водой, а затем 0,5%-ным раствором борной кислоты;

далее необходимо немедлен но обратиться к врачу.

18. При попадании раздражающих органических веществ на кожу их бы стро смывают большим количеством подходящего растворителя (спирт, ацетон).

19. При порезах стеклом удалите из раны видимые осколки стекла, обра ботайте рану 3%-ным спиртовым раствором йода и наложите повязку. При сильном непрекращающемся кровотечении, особенно в случае поврежде ния артерии, рекомендуется наложить жгут выше раны, после чего по страдавшего следуетнаправить к врачу.

КАЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Качественный элементный анализ является одним из способов иден тификации органических веществ. Задачей его служит определение эле ментов, образующих данное соединение. Это: углерод, водород, кислород, азот, сера, галогены.

Так как элементы в органической молекуле связаны ковалентными связями, необходимо разрушить молекулу и преобразовать элементы в ио низирующиеся в воде неорганические соединения, либо в простые веще ства, которые легко обнаружить известными аналитическими реакциями.

Для этого органическое вещество окисляют или сплавляют его с металли ческим натрием.

1. Открытие углерода и водорода в органическом веществе.

Смешивают на часовом стекле равные объемы исследуемого органи ческого вещества и порошка окиси меди. Смесь пересыпают в сухую про бирку, которую закрывают пробкой с газоотводной трубой. Пробирку за крепляют в лапке штатива почти горизонтально, и конец газоотводной трубки вводят в другую пробирку, содержащую несколько миллилитров прозрачной известковой или баритовой воды так, чтобы трубка была слег ка погружена в жидкость. Смесь нагревают сначала осторожно, затем сильнее.

Наблюдают образование воды по появлению капель на холодных стенках пробирки и образование углекислого газа по появлению осадка углекислого кальция (или бария).

Уравнения реакций:

t° C + 2CuO2Cu + CO CO2 + Ca(OH) CaCO3 + H2O 2. Открытие азота, серы и галогена.

Небольшое количество исследуемого вещества помещают в сухую пробирку и кладуттуда же кусочек металлического натрия. Пробирку на гревают до расплавления натрия (после чего наблюдается вспышка), а за тем - до красного каления. Горячую пробирку быстро опускают в ступку с дистиллированной водой так, чтобы пробирка растрескалась (осторожно, дальше отлица!).

Черные кусочки сплава дальше размельчают пестиком, переливают содержимое ступки в пробирку и нагревают до кипения. Затем отфильтро вывают, полученную щелочную жидкость используют для проб на серу, азоти галогены. Жидкость должна быть бесцветной;

желтая или коричне вая ее окраска указываетна неполное разрушение исходного вещества. В этом случае опыт повторяют с новой порцией вещества.

2. 1. Открытие серы.

а) К I мл раствора нитрата свинца приливают раствор едкого натра по каплям до растворения первоначально образующегося осадка и затем до бавляют несколько капель щелочной жидкости, полученной, как указано выше. Появление темно-коричневой окраски или образование черного осадка сульфида свинца указывает исследуемое вещество содержало, что серу.

Pb(NO3)2 + 4NaOH 2NaNO3 + Na2PbO2 + 2H2O Na2S + Na2PbO2 + H2O PbS + 4NaOH б) К I мл щелочной жидкости добавляют 1-2 капли раствора нитро пруссида натрия. В присутствии серы смесь приобретает ярко-фиоле товую окраску.

Na3[ Fe(CN)5ONSNa ] Na2[ Fe(CN)5NO ] + Na2S 2. 2. Открытие азота.

К нескольким миллилитрам щелочной жидкости добавляют кристал лик железного купороса, кипятят смесь 1-2 мин., охлаждают, дают посто ять 3-5 мин. и подкисляют разбавленной соляной кислотой.

Образование синего осадка берлинской лазури указывает, что исходное вещество содержало азот. Если азота мало, то раствор после подкисления окрашивается в зеленый цвет.

FeSO4 + 2NaCNFe(CN)2 + Na2SO Na4[ Fe(CN)6 ] Fe(CN)2 + 4NaCN 3Na4[ Fe(CN)6 ] + 2FeSO4 Fe4[ Fe(CN)6 ]3 + 6Na2SO 2. 3. Открытие галогенов.

а) Несколько миллилитров щелочной жидкости подкисляют концен трированной азотной кислотой и кипятят (в вытяжном шкафу!) несколько минутдля удаления сероводорода и синильной кислоты, которые мешают последующей реакции. К остывшей жидкости добавляют несколько капель раствора нитрата серебра.

Образование хлопьевидного осадка галогенида серебра указываетна присутствие галогена.

NaHal + AgNO3 AgHal + NaNO б) Проба Бельштейна на галогены: Медную проволочку прокаливают в бесцветном пламени горелки до прекращения окрашивания пламени. Дав почерневшей проволочке остыть, погружают ее в органическое вещество и снова вводят проволочку в пламя. В присутствии галогенов пламя окра шивается в зеленый цвет.

Окраска пламени объясняется образованием летучих при высокой температуре галогенидов меди.

Следуетпомнить, что некоторые цветные вещества (производные пи ридина, мочевины и другие), не содержащие галогена, дают положитель ную пробу Бельштейна, по-видимому, в результате образования цианистой меди. Поэтому необходимо подтвердить наличие галогена вышеописанной реакцией с нитратом серебра.

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ КЛАССОВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ I. Предельные углеводороды (алканы).

Образование и свойства метана.

В сухую пробирку помещают несколько граммов тщательно растер той в ступе смеси ацетата натрия и натронной извести. Укрепляют про бирку горизонтально и, присоединив газоотводную трубку, нагревают смесь в пробирке пламенем горелки сначала осторожно, а затем сильно.

Опуская газоотводную трубку в отдельные пробирки с бромной водой и перманганатом калия, устанавливают, изменяется ли окраска этих реакти вов при пропускании пузырьков метана, т. е. происходитли бромирование метана или его окисление.

Реакция образования метана из ацетата натрия и натронной извести (смеси NaOH и Ca(OH)2) идетпо схеме:

O + NaOH CH3 - CCH4 + Na2CO ONa II. Этиленовые углеводороды (олефины).

Образование и свойства этилена.

Помещают в пробирку I мл спирта и осторожно, при взбалтывании, приливают 4 мл концентрированной серной кислоты. В разогревшуюся смесь бросают кипятильный камешек, присоединяют газоотводную трубку и осторожно нагревают пробирку до начала равномерного выделения газа.

Реакционная смесь при этом чернеет. Опуская газоотводную трубку в про бирки с бромной водой и перманганатом калия устанавливают, происхо дитли бромирование и окисление этилена.

Получение:

CH3CH2OH + HOSO2OH CH3CH2OSO2OH + H2O CH3CH2OSO2OH CH2 = CH2 + HOSO2OH Свойства этилена. Присоединение брома:

CH2 = CH + Br BrCH2 - CH2Br 1,2-дибромэтан Окисление КMnO4(р-р) - реакция Вагнера:

3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3CH2 - CH2 + 2MnO2 + 2KOH OH OH этиленгликоль III. Ацетиленовые углеводороды (алкины).

Образование и свойства ацетилена.

На дно сухой пробирки помещают маленький кусочек карбида каль ция. Осторожно приливают воду, закрывают газоотводной трубкой и про пускают газ через пробирки: 1) с бромной водой, 2) с раствором перманга ната калия, 3) с аммиачным раствором гидроокиси серебра, 4) с аммиач ным раствором окиси меди. Отмечают происходящие изменения. Для ис пытания взрывчатых свойств ацетиленидов серебра и меди их отфильтро вывают, сушат и осторожно нагревают на асбестовой сетке.

Получение ацетилена:

HOH CH C Ca + + Ca(OH) HOH C CH Свойства ацетилена: 1) присоединение брома +Br CH CH + Br2 BrCH = CHBr Br2CH - CHBr2 1,1,2,2-тетрабромэтан 1,2-дибромэтен 2) окисление К MnO4(р-р) KMnO CH CH HCOOH + CO p - p 3) замещение водорода на Аg (или Cu) AgC CAg + 4NH3 + 2H2O CH CH + 2[ Ag(NH3)2 ]OH ацетиленид серебра IV. Ароматические углеводороды (арены).

Образование и свойства бензола и его гомологов.

1) Получение бензола: В пробирку с газоотводной трубкой помещают смесь 2 г бензоата натрия и 4 г натронной извести. Пробирку осторожно нагревают. Конец газоотводной трубки помещают в пробирку с водой, где в верхнем слое собирается бензол, имеющий характерный запах.

COONa + NaOH+ Na2CO 2) Нитрование толуола: В пробирке готовят нитрующую смесь из мл азотной кислоты и 2,5 мл серной кислоты. К охлажденной смеси в не сколько приемов при встряхивании вносят 1 мл толуола. После нагревания ( 15 мин) на водяной бане, а затем охлаждения вливают в пробирку воды.

Образующаяся смесь о- и п-нитротолуола оседаетна дно. Отметьте харак терный миндальный запах.

CH CH CH NO HNO + -H2O;

H2SO NO о - нитротолуол n - нитротолуол 3) Взаимодействие с бромом: В одну пробирку помещают 4 мл бен зола, в другую – 4 мл толуола, затем в каждую добавляют по 1 мл раствора брома в CCl4. Содержимое каждой пробирки делят на две части, в одну из которых вносят железные опилки. Отмечают отсутствие признаков реак ции при комнатной температуре. При осторожном нагревании (водяная баня) наблюдают выделение HBr (покраснение лакмусовой бумажки) во всех пробирках с бромом без катализатора, кроме содержащей бензол.

Также отмечают разный запах веществ, образовавшихся при бромирова нии толуола в различных условиях.

усиление окрашивания вследствии комплексообразования + Br2 Br + HBr Fe CH CH Br + HBr + Fe CH Br о - бромтолуол + Br n - бромтолуол CH2Br h + HBr t° бензилбромид 4) Окисляемость ароматических углеводородов: Помещают в две пробирки по 1 мл раствора перманганата калия и по 1 мл разбавленной серной кислоты и затем добавляют в одну пробирку несколько капель бен зола, а в другую - несколько капель толуола. Сильно встряхивают обе про бирки в течение нескольких минут. Одна из смесей в этих условиях быст ро меняетокраску, что особенно заметно на поверхности раздела между углеводородом и водным слоем.

KMnO H2SO COOH CH KMnO H2SO бензойная кислота V. Спирты, многоатомные спирты, фенолы.

А. Свойства предельных одноатомных спиртов.

1. Образование и гидролиз алкоголята.

В пробирку с безводным спиртом осторожно погружают кусочек чис того металлического натрия размером с горошину. Для предотвращения разогревания смеси и выкипания спирта охлаждают пробирку холодной водой. Жидкость постепенно густеет, натрий покрывается слоем твердого алкоголята и, реакция замедляется настолько, что для ее ускорения требу ется слегка нагревать пробирку. Полученный концентрированный раствор алкоголята при охлаждении закристаллизовывается. Добавляют в пробир ку 5 мл воды и испытывают фенолфталеином реакцию полученного рас твора.

2C2H5OH + 2Na2C2H5ONa + H этилат натрия C2H5ONa + H2O C2H5OH + NaOH 2. Этерификация.

2.1. Образование простых эфиров.

Смешивают в пробирке 1 мл этилового спирта и 1 мл концентриро ванной серной кислоты. Сильно разогревшуюся смесь нагревают до кипе ния, при этом не обнаруживается ни образования горючих паров, ни появ ления запаха эфира. Удалив нагретую пробирку от горелки, очень осто рожно приливают к смеси еще 5-10 капель спирта, при этом сразу же по является запах эфира.

C2H5OH + HOSO2OH C2H5OSO2OH + H2O t° C2H5OSO2OH + H2SO C2H5OH C2H5OC2H5 + диэтиловый эфир 2.2. Образование сложных эфиров.

В сухую пробирку наливают 2 мл ледяной уксусной кислоты, 2 мл изоамилового спирта и 1 каплю концентрированной серной кислоты, встряхивают ее и нагревают. Затем пробирку охлаждают и добавляют в нее 2-3 мл холодной воды, образовавшийся изоамилацетат всплываетна поверхность, при этом ощущается запах грушевой эссенции.

O O H2SO CH CH3 C CH3 CH CH2 CH2OH CH3 C + + H2O OH O CH2 CH CH CH CH изоамиловый эфируксусной кислоты (изоамилацетат) 3. Окисление изоамилового спирта.

В смесь из 6 капель концентрированной серной кислоты и 3 капель изо-амилового спирта вносят 0,5 г бихромата калия. Смесь встряхивают и добавляют 0,5 мл воды. При нагревании изменяется окраска смеси и одно временно ощущается сладковатый запах изо-валерианового альдегида;

при продолжении нагревания появляется неприятный запах изо-валериановой кислоты.

O O K2Cr2O K2Cr2O CH3 - CH - CH2 - C CH3CH - CH2 - CH2OH CH3 - CH - CH2 - C H2SO H2SO H H CH CH CH изовалериановый альдегид изоамиловый спирт изовалериановая кислота 4. Образование йодоформа из спирта.

Опыт проводят параллельно с этиловым и другими спиртами: Сме шивают в пробирки 3-4 капли исследуемого спирта и 2-3 мл воды. Слегка нагревают полученный раствор на водяной бане при температуре 60 °С, добавляют к нему 0,5-1 мл раствора йода, а затем по каплям приливают разбавленную щелочь до исчезновения окраски. Отмечают изменение ок раски и запаха реакционной смеси.

I2 + 2 NaOH NaIO + NaI + H2O;

NaIONaI + [O] O CH3 CH2 OH + [O] CH3 C + H2O H O CHI3 + HCOONa + 2NaOH 3 NaIO + CH3 C йодоформ H Б. Свойства многоатомных спиртов.

1. Комплексообразование многоатомных спиртов.

В трех пробирках получают гидроокись меди, для чего в разбавлен ный раствор сульфата меди вводят раствор щелочи. Затем в пробирки до бавляют по 3-5 капель спирта: глицерина, этиленгликоля и этилового спирта. Пробирки встряхивают и отмечают появление в некоторых из них характерной окраски жидкости. Затем добавляют к этим растворам избы ток разбавленной соляной кислоты и снова наблюдают изменение окраски.

H HO - CH2 O - CH CH2OH CH2 - O + Cu(OH)2 + Cu + H2O O - CH CH2OH CH2 - O HO - CH этиленгликоль гликоля т меди H CH2 OH OH CH2 OH OH CH H CH OH Cu CH O O CH OH CH ++ Cu CH2 OH OH CH2 O O CH OH CH H OH CH глицерат меди 2. Дегидратацияглицерина.

К нескольким каплям глицерина в сухой пробирке добавляют 1 г гид росульфата калия, смесь встряхивают и осторожно нагревают. Образова ние акролеина обнаруживают по появлению характерного, очень едкого запаха.

O CH2 CH CH2 KHSO CH2 CH C + 2H2O OH OH OH H В. Свойства фенолов.

1. Образование и разложение фенолятов.

К 0,5 г исследуемого фенола (фенола или нафтола) добавляют разбав ленный раствор щелочи до полного растворения. Из полученных про зрачных растворов при подкислении разбавленной серной кислотой выде ляется в осадок исходное вещество.

OH ONa + H2O + NaOH феноля т натрия ONa OH + H2SO4 + Na2SO 2. Реакцияфенолов с хлорным железом.

В пробирку наливают 2-3 мл 1%-ного раствора фенола (нафтола) и добавляют несколько капель 3% раствора хлорида железа. Наблюдается появление характерного фиолетового окрашивания вследствие образова ния комплексного фенолята железа. Окрашивание характерно и для мно гоатомных фенолов гидрохинона, пиррогаллола и т д, опыт с которыми.

проводят аналогично C6H H H O OC6H H5C6O 6C6H5OH + FeCl Fe + 3HCl H5C6O OC6H O H C6H 3. Бромирование фенола.

В пробирку наливают 2 мл 2%-ного водного раствора фенола и при ливают избыток бромной воды ( 5 мл). Выделяется хлопьевидный осадок 2,4,6-трибромфенола.

OH Br Br OH + 3HBr + 3Br Br 4. Индофеноловаяпроба.

В пробку наливают 1 мл концентрированного раствора фенола и до бавляют к нему 3 мл 2 н. NH4OH, затем 3 мл насыщенного раствора бром ной воды. Через несколько секунд появляется синее окрашивание за счет образования красящего вещества – индофенола.

NH4OH OH OH N O HBr хиноидная группировка Окраска индофенола обусловлена наличием хиноидной группировки.

5. Окисляемость фенола и нафтола.

К 0,5-1 мл водного раствора фенола или нафтола добавляют равный объем раствора соды и по каплям прибавляют раствор перманганата калия при встряхивании. Отмечают изменение окраски раствора, вследствие об разования п-хинона.

VI. Альдегиды, кетоны.

А. Получение и свойства алифатических альдегидов и кетонов.

1. Получение.

а) Получение уксусного альдегида: В сухую пробирку помещают 3- мл спирта. Медную проволоку, свернутую в спираль, накаливают в окис лительном пламени горелки. Затем быстро опускают горячую медную спираль в пробирку со спиртом. Спиртбурно вскипает происходитвос, становление оксида меди до ярко-красной металлической меди, спирт окисляется до альдегида. Полученный альдегид (можно повторить опыт несколько раз) используется для последующих опытов.

2CuO 2Cu + O O CH3C + H2O + Cu C2H5OH + CuO H Вместо оксида меди можно использовать бихромат калия с серной кислотой по методике, описанной для окисления изоамилового спирта.

O K2Cr2O + H2O CH3C C2H5OH H2SO4, t° H б) Получение ацетона: В сухую пробирку помещают 0,5 г безводного ацетата натрия, закрывают пробкой с газоотводной трубкой и нагревают ее. Конец газоотводной трубки помещают в пробирку с 0,5 мл воды, в ко торой конденсируются пары образующегося ацетона.

После остывания в первую пробирку добавляют 1 каплю концентри рованной соляной кислоты. При этом наблюдается сильное вспенивание отвыделения двуокиси углерода.

Образующийся во второй пробирке, водный раствор ацетона исполь зуют в опыте для получения йодоформа.

CH C ONa + NaO C CH CH C CH3 + Na2CO O O O 2. Окисление альдегидов.

а) Реакция “серебряного зеркала” (качественная реакция на альдеги ды): В одну пробирку наливают 1 мл раствора формальдегида, в другую – 1 мл раствора ацетальдегида и добавляют в каждую пробирку по 1 мл ам миачного раствора окиси серебра. Если серебро не выделяется, то нагре вают пробирки несколько минутна водяной бане 50-60 °С.

Чтобы получить осадок серебра в виде зеркального слоя на стенках пробирки, перед проведением опыта следуеттщательно вымыть пробирку горячим раствором щелочи и затем ополоснуть дистиллированной водой.

O O + R C + 2[Ag(NH3)2] OH + 3NH3 + H2O + 2Ag R C H ONH R = H, CH б) Восстановление альдегидами соединений двухвалентной меди: К мл раствора альдегида (муравьиного или уксусного) добавляют 0,5 мл раз бавленного раствора щелочи и затем по каплям раствор сульфата меди.

Полученную смесь нагревают до начала кипения, при этом осадок изменя етсвою окраску.

CuSO4 + NaOH Na2SO4 + Cu(OH) O O R C + Cu(OH) R C + H2O + Cu H OH R = H, CH 3. Цветные реакции альдегидов, кетонов.

а) Реакция альдегидов с фуксинсернистой кислотой: Наливают в две пробирки по 1 мл бесцветного раствора фуксинсернистой кислоты и до бавляют по несколько капель раствора формальдегида и ацетальдегида.

Жидкость в пробирках приобретаетокраску.

б) Реакция кетонов с нитропруссидом натрия: В пробирку помещают 1-2 мл ацетона, прибавляют 1-2 капли 1%-ного раствора нитропруссида натрия (Na2NOFe(CN)5) и несколько капель 10%-ного раствора щелочи.

Образуется характерное окрашивание.

4. Образование иодоформа из альдегидов и кетонов.

В пробирку наливают 1 мл раствора йода в йодистом калии и 5 мл раствора щелочи до исчезновения окраски. При добавлении 1 мл водного раствора ацетона, полученного в опыте 1, выпадаетжелтовато-белый оса док с характерным запахом йодоформа.

Аналогичный опыт проводится и с водным раствором ацетальдегида.

NaOI + NaI + H2O I2 + NaOH CH C CH3 + NaO H CHI3 + CH3COONa + 3NaOH 3 NaIO + йодоформ O CH3-CHO CHI3 + HCOONa + 2NaOH 3 NaIO + Б. Свойства ароматических альдегидов.

1. Окисление бензойного альдегида.

К 1-2 каплям бензальдегида добавляют 2-3 мл раствора перманганата калия и нагревают смесь на водяной бане при встряхивании до исчезнове ния запаха бензальдегида. Фиолетовую окраску (избыток перманганата) уничтожают, добавляя несколько капель спирта. При подкислении реак ционной смеси разбавленной серной кислотой выпадаетосадок.

O O KMnO C6H5C C6H5C H+ H OH бензойная кислота 2. Окисление-восстановление бензальдегида.

В пробирку наливают 1-2 мл спиртового раствора гидроксида калия и добавляют 5-6 капель бензальдегида, закрывают пробкой и встряхивают.

После охлаждения выпадаетосадок бензоата калия.

O O 2C6H5 C C6H5 C + C6H5CH2OH + KOH H OK бензоат бензиловый спирт калия VII. Карбоновые кислоты и их производные.

А. Предельные одноосновные карбоновые кислоты.

1. Получение.

а) Получение уксусной кислоты из ацетата натрия: В пробирку поме щают 2-3 лопаточки ацетата натрия, прибавляют концентрированную сер ную кислоту до появления запаха уксуса.

O O CH C CH C + NaHSO + H2SO ONa OH б) Получение жирных кислотиз мыла: В пробирку наливают 2-3 мл 1%-ного водного раствора мыла (натриевых солей высших жирных ки слот) и по каплям прибавляют 10%-ную серную кислоту. При этом проис ходит выделение жирных кислот которые при стоянии затвердевают в, верхней части пробирки.

C17H35COONa + H2SO 2C17H35COOH + Na2SO стеарат натрия (мыло) 2. Свойства.

2.1. Образование солей карбоновых кислот.

а) Взаимодействие карбоновых кислотс металлами: В две пробирки наливают по 2-3 мл 50%-ной уксусной кислоты. В одну добавляют стружку магния, в другую – кусочек цинка.

2CH3COOH + Mg Mg(CH3COO)2 + H 2CH3COOH + Zn Zn(CH3COO)2 + H Если реакция с цинком протекает медленно, то реакционную смесь нагревают.

б) Взаимодействие карбоновых кислотс содой: В пробирку наливают 2-3 мл раствора соды и понемногу добавляют уксусной кислоты. Наблю дается выделение углекислого газа (качественная реакция на кислоты).

2CH3COOH + Na2CO3 2CH3COONa + CO2 + H2O ацетат натрия в) Взаимодействие солей карбоновых кислот с солями тяжелых ме таллов: В пробирку помещают 20-30 капель раствора ацетата натрия, при бавляют 0,5 мл 2%-ного раствора хлорида железа (III). Образуется соль – ацетата железа (III), окрашивающая раствор в красно-бурый цвет.

3CH3COONa + FeCl3 Fe(CH3COO)3 + 3NaCl Если полученный раствор прокипятить, то образуется основная соль, выпадающая в виде красно-бурого осадка.

Fe(CH3COO)3 + H2O Fe(OH)2(CH3COO) + 2CH3COOH г) Образование нерастворимых кальциевых и свинцовых солей жир ных кислот: В две пробирки помещают по 0,5 мл раствора мыла, в одну добавляют раствор соли свинца, в другую – раствор соли кальция. Наблю дается выпадение осадков.

2RCOONa + CaSO4 (RCOO)2Ca + Na2SO RCOONa + (CH3COO)2Pb (RCOO)2Pb + 2CH3COONa 2.2. Образование сложных эфиров.

Получение этилацетата: В пробирку помещают 0,5 мл этилового спирта и столько же уксусной кислоты. Добавляют 5-7 кап. H2SO4 (конц.) и осторожно нагревают смесь до кипения, через несколько секунд появля ется характерный приятный запах этилацетата:

O H2SO4, to CH3COOH + C2H5OH CH3 C + H2O O C2H этилацетат Б. Двухосновные карбоновые кислоты.

а) Открытие щавелевой кислоты в виде кальциевой соли: В пробирку помещают 1-2 лопаточки шавелевой кислоты и прибавляют воды до пол ного растворения. Затем добавляют раствор CaCl2. Выпадаетбелый осадок оксалата кальция.

HOOC – COOH + CaCl2 Ca(COO)2 + 2HCl оксалат кальция Делят содержимое пробирки (с осадком) на две части. К одной добав ляют несколько капель 10%-ного раствора HCl, к другой – уксусную ки слоту. При добавлении соляной кислоты осадок растворяется, а уксусной – нет.

Ca(COO)2 + 2HCl HOOC – COOH + CaCl б) Окисление щавелевой кислоты: В пробирку, снабженную газоот водной трубкой, помещают 1-2 лопаточки шавелевой кислоты, добавляют несколько капель H2SO4 и 0,5 мл 2%-ного раствора KМnO4. В другую пробирку наливают 0,5 мл известковой воды. Осторожно нагревают про бирку с кислотой. Происходитобесцвечивание раствора и помутнение из вестковой воды.

KMnO to HOOC COOH CO2 + HCOOHCO2 + CO + H2O H2SO Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O В. Ароматические кислоты, гидроксикислоты и их производные.

1. Качественнаяреакцияна бензойную кислоту и ее соли.

В пробирку вносят лопаточку бензойной кислоты, добавляют 0,5 мл 10%-ного раствора NaOH и встряхивают пробирку. При этом происходит образование бензоата натрия.

C6H5COOH + NaOH C6H5COONa + H2O бензоат натрия Затем приливают несколько капель 1%-ного раствора FeCl3. Образу ется осадок основного бензоата железа (III):

C6H5COONa + FeCl3 FeOH(C6H5COO)2 + 3NaCl основной бензоат железа (III) 2. Образование фталевого ангидрида.

а) Небольшое количество (0,1-0,2 г) сухой фталевой кислоты нагре вают в сухой пробирке пламенем горелки, держа пробирку горизонтально.

Кислота, начав плавиться, возгоняется. Наблюдают появление продукта возгонки на холодных стенках пробирки.

O O C C t O H O OH -H2O C C фталевая фталевый O O кислота ангидрид б) Приливают в ту же пробирку 1-2 мл бензола. В другую пробирку с бензолом помещают немного фталевой кислоты. Отмечают различие рас творимости фталевой кислоты и ее ангидрида в бензоле.

3. Доказательство наличиягидроксильной группы в салициловой кислоте.

В две пробирки помещают по несколько кристалликов салициловой кислоты и ацетилсалициловой кислоты. В каждую добавляют немного во ды (0,5-1 мл) и 2-3 капли FeCl3. Наблюдают изменение окраски:

C O O O O H O C C O O H O 3HCl + + FeCl3 Fe OH O C H O 4. Получение тартрата и гидротартрата калия.

В пробирку помещают 0,5 мл винной кислоты (15%-ный раствор), добавляют 5%-ный раствор КОН до образование белого осадка кислой ка лиевой соли винной кислоты. Если осадок не выпадает нужно охладить пробирку. Затем добавляют еще несколько капель 5%-ного раствора гид роксида калия. Осадок хорошо растворяется, так как образуется хорошо растворимая в воде средняя калиевая соль винной кислоты (тартрат ка лия).

HO CH COOH KOH HO CH COOK HO CH COOK KOH OH CH COOH OH CH COOH OH CH COOK гидротартрат калия тартрат калия 5. Разложение лимонной кислоты.

В сухую пробирку, снабженную газоотводной трубкой, помещают 2- лопаточки лимонной кислоты и 0,5 мл H2SO4 конц и осторожно нагрева ют пробирку в пламени горелки, при этом масса начинаетпениться. Затем подносят конец газоотводной трубки к пламени горелки: выделяющийся газ горитголубым пламенем. Не прекращая нагревания, опускают конец газоотводной трубки в пробирку с известковой водой и наблюдают помут нение.

CH2COOH CH2COOH to OH C COOH C O + CO + H2O (H2SO4) CH2COOH CH2COOH ацетондикарбо новая кислота to CO(CH2COOH)2 (CH3)2CO + 2CO CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O 6. Образование гидроксамовой кислоты.

В пробирку помещают 3-5 капель этилацетата, 0,5 мл раствора соля нокислого гидроксиламина, 1-2 мл спирта и 3-5 капель концентрированно го раствора щелочи. В другой пробирке смешивают те же количества пе речисленных веществ кроме этилацетата. Обе пробирки нагревают до на чала кипения смесей, затем охлаждают и добавляют в каждую пробирку сначала разбавленную соляную кислоту до кислой среды по индикатору, затем 1-2 капли раствора FeCl3. Отмечают различие окраски.

.

[NH2OH] HCl + NaOH NH2OH + NaCl + H2O O O CH C + NH2OH CH C + C2H5OH 3 OC2H5 NHOH гидроксамовая кислота O O )3Fe + HCl ( H3C C 3 CH C + FeCl NHO NHOH комплексная соль Г. Непредельные карбоновые кислоты и их производные.

1. Взаимодействие олеиновой кислоты с бромной водой.

В пробирку наливают 1 мл бромной воды и 1 мл олеиновой кислоты, встряхивают и наблюдают обесцвечивание бромной воды.

CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7 COOH + Br CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7 COOH Br Br дибромстеариновая кислота 2. Определение непредельности растительного масла.

В пробирку вносят 0,5 мл растительного масла и 1-2 мл насыщенной бромной воды, встряхивают и наблюдают быстрое обесцвечивание вслед ствие присоединения брома к остаткам непредельных жирных кислот.

CO CO (CH2)7 CHBr CHBr (CH2)7 CH CH2 O (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 2Br2 CH2 O CH O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 CH O CO (CH2)7 CHBr CHBr (CH2)7 CH CO (CH2)14 CH3 CO (CH2)14 CH CH2 O CH2 O VIII. Азотсодержащие соединения.

А. Свойства аминов.

1. Взаимодействие анилина с минеральными кислотами.

В две пробирки наливают по 1 мл раствора анилина. В одну добавля ют несколько капель 10 %-ного раствора HCl, в другую 10 %-ную H2SO4. В первой раствор становится прозрачным вследствие растворения образую щегося гидрохлорида анилина, во второй выпадаетбелый осадок трудно растворимой соли – гидросульфата анилина.

C6H5NH2 + HCl [C6H5NH3]Cl гидрохлорид анилина C6H5NH2 + H2SO4 [C6H5NH3]2SO гидросульфат анилина 2. Образование пикратов.

К 1 мл раствора анилина прибавляют 1 мл насыщенного раствора пикриновой кислоты, доводят до кипения. При охлаждении выпадают ок рашенные кристаллы.

O2N NO H OH H O NH2 O2N NO2 N NO C2H5OH H + NO 3. Бромирование анилина.

В пробирку помещают 1 мл анилина и 1 мл воды, энергично встряхи вают пробирку для получения эмульсии и добавляют 1 мл бромной воды.

При этом происходитобесцвечивание бромной воды и появляется осадок.

NH NH Br Br + 3Br2 + 3HBr Br 2,4,6-триброманилин 4. Окисление анилина.

В пробирку наливают 1 мл воды и 2-3 капли анилина, тщательно пе ремешивают, добавляют 0,5 г бихромата калия и 0,5 мл разбавленной сер ной кислоты. Жидкость окрашивается в интенсивный цвет, переходящий в черный. Конечным продуктом окисления является краситель сложного строения – “черный анилин”.

5. Образование и свойства диазосоединений.

5.1. Получение хлорида фенилдиазония.

В небольшой колбочке (емкостью 50 - 100 мл) смешивают 3 г анили на, 25 мл воды и 7 мл концентрированной соляной кислоты. Полученный прозрачный раствор гидрохлорида анилина в разбавленной соляной ки слоте охлаждают до 0 °С, поместив колбу с опущенным в нее термометром в смесь воды со снегом или с толченым льдом.

Отдельно готовят в пробирке раствор 2,3 г нитрита натрия в 4 - 5 мл воды и медленно по каплям добавляют его в колбу с охлажденным раство ром соли анилина, встряхивая смесь и продолжая охлаждать ее. Темпера тура смеси в течение всей работы не должна подниматься выше 5 – 7 °С;

для этого время от времени вводят в колбу маленькие кусочки чистого льда или снега (всего до 10 - 12 г). Несмотря на резко кислую реакцию, из смеси не выделяются окислы азота - продукты распада свободной азоти стой кислоты. Через 5 - 6 мин, когда будетвведено около половины рас твора нитрита натрия, встряхивают смесь 1 - 2 мини помещают (при по мощи термометра) каплю жидкости на иодокрахмальную бумажку;

если она не окрашивается, добавляют еще NaNO2 и повторяют пробу с иодо крахмальной бумажкой. Посинение или побурение этой бумажки указыва етна появление в смеси свободной азотистой кислоты;

в этом случае рас твор NaNO2 продолжают добавлять только после того, как повторная про ба (после встряхивания смеси) покажет что азотистая кислота исчезла,, вступив в реакцию.

Диазотирование прекращают, когда в смеси появится свободная азо тистая кислота, не исчезающая при встряхивании в течение нескольких минут. Этотмоментобычно наступаетпосле того, как почти весь раствор нитрита натрия уже введен в реакционную смесь.

Полученный почти совершенно прозрачный раствор соли фе нилдиазония оставляют во льду и используют для последующих опытов.

Реакция диазотирования - образование диазосоединений при взаимо действии с азотистой кислотой - характерна для первичных ароматических аминов. Она протекаетв кислой среде, необходимой для выделения сво бодной азотистой кислоты из ее соли.

HONO HCl [ArNH3]Cl- [ArN2]+Cl- + 2H2O ArNH 5.2. Реакцияазосочетанияс образованием азокрасителей.

А. К 1 - 2 мл воды приливают 3 - 5 капель диметиланилина и перево дят его в раствор, добавляя по каплям при встряхивании концентрирован ную соляную кислоту. Охлаждают полученный прозрачный раствор в хо лодной воде, добавляют к нему 2 - 3 мл раствора хлорида фенилдиазония, а затем 1 - 2 мл.раствора ацетата натрия и встряхивают смесь. Выделяют ся коричневато-желтые хлопья диметиламиноазобензола.

-H+ + N N N(CH3) + N(CH3) N N Несколько капель этой суспензии смешивают в пробирке с 5 - 7 мл воды. Образуется желтый раствор, который при подкислении краснеет а, при подщелачивании снова желтеет.

При подкислении водного раствора диметиламиноазобензола образу ется соль этого третичного амина, причем происходит присоединение протона по азо-группе. В результате образуется катион, имеющий хиноид ное строение. Поэтому наблюдается переход желтой окраски раствора в красную;

при подщелачивании кислого красного раствора возвращается желтая окраска:

+ HCl NH N N(CH3)2 Cl N N N(CH3) NaOH Б. Готовят отдельно растворы небольших количеств (0,1 - 0,2 г) фе нола и -нафтола в 2 - 3 мл разбавленного раствора щелочи. Каждый рас твор делят на две части;

одну из них оставляют для опыта В, а к другой приливают примерно равный объем раствора соли фенилдиазония. Немед ленно появляется интенсивная оранжевая окраска, а в смеси, содержащей -нафтол, кроме того, обильно выделяется оранжевые осадок, который можно отфильтровать в вакууме и высушить. Фенол при таком сочетании даетп-оксиазобензол, а -нафтол – бензолазо--нафтол (краситель «Суд дан 1»:

N N OH N N OH п-оксиазобензол бензолазо--нафтол В. Оставшиеся от опыта Б щелочные растворы фенола и нафтола разбавляют в 3 - 5 раз водой и погружают в них на несколько минутпо лоски белой ткани.

За это время отливают в отдельную пробирку или в стаканчик 5 - мл холодного раствора фенилдиазония, помещают в него 1—2 кусочка льда и добавляют 1 - 2 мл раствора ацетата натрия.

Вынув пропитанные щелочными растворами полоски материи, слегка отжимают их и погружают в подготовленный раствор соли диазония. По лоски сразу окрашиваются в ярко-оранжевый цвет. Через 5 - 6 минвыни мают окрасившиеся полоски, хорошо промывают их в воде и сушат. От мечают, что краситель фиксировался на ткани и почти не смывается в воде при промывке.

Окраска азосоединений обусловлена наличием в молекуле хромофор ной группы, атомов, в данном случае азо-группы Ar—N==N—Аг. Для прочного соединения с волокном ткани необходимо наличие в молекуле азокрасителя еще и других функциональных групп, либо кислотного ха рактера (-OH, -SO2OH), либо основного (аминогруппы).

Б. Свойства амидов.

1. Свойства мочевины.

а) Доказательство строения мочевины: К 1 мл раствора мочевины до бавляют 2 мл прозрачной баритовой воды и смесь нагревают. Наблюдает ся образование двух продуктов реакции: газа, обнаруживаемого по запаху и посинению лакмусовой бумажки, и нерастворимого осадка.

NH2 C NH2 + 2H2O HO C OH CO -H2O -2NH O O CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O б) Образование солей мочевины с кислотами:

1) Образование оксалата: В пробирке растворяют 0,2 г щавелевой ки слоты в 1 мл воды и добавляют 1 мл мочевины. Через несколько секунд выпадаетосадок.

O O + NH C NH2 + C C NH2 C NH3 OOC COOH OH OH O O 2) Образование нитрата: К 1 мл раствора мочевины осторожно добав ляют 1 мл концентрированной азотной кислоты, встряхивают пробирку и охлаждают. При этом образуется нерастворимый осадок.

+ NH C NH2 + HNO3 NH2 C NH3 NO O O в) Разложение мочевины азотистой кислотой: К 1 мл раствора моче вины добавляют 5-7 капель 10 %-ного раствора нитрита натрия и 3-5 ка пель H2SO4 (разб.). Выделяются пузырьки азота и углекислого газа.

H2SO4 + NaNO2 HNO2 + NaHSO NH2 C NH2 + 2HNO2 CO2 + N2 + 3H2O O г) Образование биурета из мочевины: Помещают 1-2 лопаточки моче вины в сухую пробирку и осторожно нагревают. Мочевина сначала пла вится, затем выделяется газ, который можно узнать по запаху и посинению лакмусовой бумажки, затем смесь твердеет. Пробирку охлаждают, добав ляют немного воды (1 мл), 10 %-ный раствор NaOH и 2 %-ный раствор CuSO4. Появляется окрашивание комплексной медной соли биурета (биу ретовая реакция), обусловленная присутствием в биурете пептидной связи.

to NH2 C NH2 + NH2 C NH2 NH2 C NH C NH2 + NH O O O O биурет NH NH2 NH2 C N C NH2 C N C H OH O O O NH NH O C N O H OH C N O C NH2 Cu O C NH2 + Cu + NH2 C O NH2 C O -2H2O CN O CN O H OH NH NH комплексная медная соль биурета 2. Свойства ацетамида.

а) Гидролиз ацетамида:

1) К 1 мл раствора ацетамида добавляют 1 мл 10 %-ного раствора ще лочи и кипятят. Отмечают выделение газа по запаху и посинению лакму совой бумажки.

O O NaOH CH C CH C + H2O + NH ONa NH 2) К 1 мл раствора ацетамида добавляют 1 мл разбавленной серной кислоты и кипятят. Постепенно появляется характерный запах, который сравнивают с запахом из предыдущего опыта.

O O H2SO4 + CH C CH C + H2O + NH4HSO OH NH б) Взаимодействие ацетамида с гидроксиламином: К 1 мл раствора ацетамида добавляют 1 мл раствора соли гидроксиламина. Отливают по ловину полученной смеси в другую пробирку, кипятят 2-3 мин., затем ох лаждают, после этого в обе пробирки добавляют по несколько капель рас твора хлорного железа. Наблюдают изменение окраски в пробирках.

O O CH C CH C + NH2OH + NH NHOH NH гидроксамовая кислота В. Свойства аминокислот.

а) Действие аминокислотна индикаторы: В две пробирки наливают по 0,5 мл метилового оранжевого, метилового красного. Добавляют по не сколько капель в каждую из пробирок водного раствора аминоуксусной кислоты (глицина). Отмечают реакцию среды.

NH2CH2COOH N+H3CH2COO- б) Действие формальдегида на аминокислоты: В пробирку наливают мл раствора аминоуксусной кислоты и добавляют по каплям подкрашен ный фенолфталеином разбавленный раствор щелочи до появления неисче зающей слабой окраски.

В другую пробирку помещают 2 мл раствора формалина и также до бавляют по каплям раствор щелочи до появления слабой окраски.

Затем смешивают обе окрашенные жидкости из первой и второй пробирок. При этом происходитобесцвечивание смеси, то есть появление кислой реакции в результате смешения щелочных растворов. При даль нейшем постепенном добавлении к этой смеси окрашенного раствора ще лочи окраска фенолфталеина продолжаетисчезать.

NH2CH2COOH + NaOH NH2CH2COONa + H2O H2C = O + NH2CH2COOH H2C = NCH2COOH + H2O H2C = NCH2COOH + NaOH H2C = NCH2COOH + H2O в) Действие азотистой кислоты на аминокислоты: В пробирку нали вают 0,5-1 мл раствора аминоуксусной кислоты и добавляют 3-5 капель нитрита натрия и столько же соляной кислоты. При встряхивании выде ляются пузырьки газа.

NaNO2 + HCl NaCl + HNO NH2 – CH2 – COOH + HNO2 HOCH2 – COOH + N2 + H2O оксиуксусная кислота г) Получение комплексной медной соли аминоуксусной кислоты: К 1 2 мл раствора аминоуксусной кислоты добавляют 0,5 г оксида меди (II).

Смесь кипятят. Появляется характерное окрашивание.

to CH2 NH2 O CO NH2 CH2 COOH + CuO Cu CO O NH2 CH IX. Углеводы.

Свойства моно-, ди- и полисахаридов.

1. Реакции окислениясахаров.

а) Реакция серебряного зеркала: К аммиачному раствору оксида се ребра, налитому в тщательно вымытую пробирку, добавляют равный объ ем 2%-ного раствора глюкозы. Смесь нагревают в течение нескольких ми нутна горячей водяной бане, на стенках пробирки осаждается металличе ское серебро в виде зеркального слоя.

H O H O C C Ag2O H OH H OH Ag + H2O + HO H HO H H OH H OH OH H OH H CH2OH CH2OH глюконовая кислота б) Взаимодействие сахаров с гидроксидом меди: В три пробирки на ливают по 2-3 мл водных 1%-ных растворов глюкозы, сахарозы и крахма ла, в каждую пробирку прибавляют по 1 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и по 2-3 капли 5%-ного раствора медного купороса. В пробирках с глюкозой и сахарозой образовавшийся в начале осадок гидроксида меди при встряхивании растворяется. При этом раствор окрашивается в интен сивно синий цвет вследствие образования комплексных сахаратов меди.

Наблюдаются ли какие-либо изменения в пробирке с крахмалом?

CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO CH2OH OH H CH2OH O O H H H CH2OH H H H H H OH H + Cu(OH) H OH H OH -H2O OH OH H OH O OH O Cu H OH H OH O Затем осторожно нагревают в пламени горелки верхнюю часть жид кости до кипения и наблюдают за окраской смеси. При наличии свободно го гликозидного гидроксила (или свободной альдегидной группы) глюкоза окисляется - синий цвет раствора при нагревании исчезаети появляется желтый или красный осадок гидроксида меди или оксида меди (I).

в) Взаимодействие сахаров с реактивом Фелинга:

В две пробирки помещают по 1 мл реактива Фелинга и добавляют в одну 1 мл раствора глюкозы, а в другую пробирку 1 мл раствора сахарозы.

При нагревании в пробирке с глюкозой исчезаетсиний цвети появляется желтый осадок гидроксида меди (I) или красный осадок оксида меди (I).

Сахароза не изменяетокраски раствора.

H O OH O C C COOK COOK H OH H OH CH OH OH H CH O OH H Cu + 2+ 2H2O + Cu2O + CH OH H OH CH O H OH COONa H OH COONa H OH CH2OH CH2OH г) Окисление моносахаридов бромной водой: В одну пробирку поме щают 1 мл раствора глюкозы, в другую – 1 мл раствора фруктозы. Затем в каждую пробирку приливают по 6 мл бромной воды и смесь кипятят до полного обесцвечивания. Охладив оба полученного раствора до комнат ной температуры, добавляют к каждому из них по несколько капель рас твора хлорного железа и сравнивают появившуюся окраску.

д) Окисление альдоз и кетоз йодом: Опыт проводят параллельно с растворами глюкозы и фруктозы. К 3 мл каждого раствора добавляют од новременно по 0,5 мл раствора йода и затем разбавленную щелочь до обесцвечивания смеси. Отмечают время добавления щелочи и ставят обе пробирки в штатив. Через 7-8 минутприливают в обе пробирки по 0,5 мл разбавленной серной кислоты и сравнивают появившуюся окраску.

2. Цветные (качественные) реакции сахаров.

а) Общая реакция на углеводы (реакция Молиша): В три пробирки наливают по 0,5-1 мл воды и вносят 3 разных углевода: 1) несколько кру пинок сахара;

2) – немного крахмала;

3) – маленький кусочек фильтро вальной бумаги ( клетчатки ). Затем в каждую пробирку добавляют по две капли раствора -нафтола. После этого, наклонив пробирку, осторожно пипеткой приливают по стенке пробирки по 1-1,5 мл концентрированной соляной кислоты. Тяжелый слой кислоты должен опуститься на дно про бирки, почти не смешиваясь с водным слоем. На границе слоев быстро об разуется красивое фиолетовое кольцо;

при взбалтывании смесь разогрева ется и окрашивается по всему объему.

г) Проба Селиванова на кетозы: В пробирку помещают 2-3 мл фрук тозы (или меда), 1 мл концентрированной соляной кислоты, прибавляют несколько кристаллов резорцина и нагревают. Появляется вишнево красное окрашивание.

OH OH t + резорцин O OH окраска + 3H2O C HCl O HOH2C O HOCH CH2OH H оксиметил фурфурол в) Качественная реакция на сахарозу: В пробирку берут 2-3 мл рас твора сахара, приливают несколько капель водного раствора сульфата ко бальта (CoSO4) и избыток щелочи. Появляется фиолетовое окрашивание.

г) Качественная реакция на крахмал: В пробирку наливают 1мл крахмального клейстера и добавляют несколько капель раствора иода. По является синее окрашивание. При подогревании синее окрашивание исче зает, что указываетна физический процесс - адсорбцию иода коллоидны ми частицами крахмала, кроме того, образуется комплексное соединение полисахарида с иодом.

3. Взаимодействие сахаров со щелочами.

а) Взаимодействие глюкозы и сахарозы со щелочами: В одну пробир ку помещают 1-2 мл раствора глюкозы, в другую – такой же объем раство ра сахарозы. Затем в каждую пробирку приливают по половины объема концентрированного раствора щелочи, нагревают смеси до кипения и под держивают его в течение 2-3 минут Отметив изменение окраски раство.

ров, охлаждают жидкость и подкисляют разбавленной серной кислотой.

Отмечают запах и цветполучившегося раствора.

б) Взаимодействие клетчатки со щелочами: Помещают в штатив две пробирки: одну заполняют почти полностью водой, другую – концентри рованным раствором щелочи. Из фильтровальной бумаги вырезают две одинаковые полоски на 2-3 см длиннее высоты пробирки и 1,5-2 см шири ной. Одну погружают в воду до дна пробирки, вторую – в раствор щелочи на 5-7 минут. Бумажную полоску, вынутую из щелочи, сначала промывают водой, разбавленной соляной кислотой, затем снова водой. Обе полоски высушивают и сравнивают их длину, плотность и характер поверхности.

4. Растворение и гидролиз сахарозы и клетчатки.

а) Гидролиз сахарозы: В пробирку берут 4-6 мл 1%-ного раствора са харозы, несколько капель (2 мл) разбавленной серной кислоты и кипятят 10-15 мин. После охлаждения кислоту нейтрализуют щелочью и проверя ют содержимое на вышеописанные характерные реакции: 1) серебряного зеркала, 2) взаимодействие с фелинговым раствором, 3) пробу Селиванова.

H2O, t° C12H22O C6H12O6 + C6H12O H2SO сахароза фруктоза глюкоза б) Растворение клетчатки в медноаммиачном растворе: В 3-4 мл про зрачного медноаммиачного реактива помещают кусочки фильтровальной бумаги или ваты. Волокна клетчатки при встряхивании быстро разъеди няются и растворяются почти нацело, образуя густую вязкую жидкость.

Около 1 мл прозрачного густого раствора клетчатки отливают в другую пробирку, добавляют в нее 4-5 мл воды и выливают смесь в стаканчик с 10-12 мл разбавленной соляной кислоты. Смесь сразу почти полностью обесцвечивается и выделяется свободная клетчатка в виде белого студени стого осадка.

С пробой кислого раствора проводят реакции на восстанавливающие сахара.

в) Растворение и гидролиз клетчатки кислотами: В пробирку с 7-8 мл холодной 70 %-ной серной кислоты помещают кусок свернутой жгутом фильтровальной бумаги. При встряхивании в течение1-2 минутклетчатка растворяется. Половину этого раствора выливают в пятикратный объем воды;

при этом выделяются хлопья нерастворимых в воде продуктов час тичного гидролиза клетчатки.

Другую половину раствора нагревают несколько минутв горячей во де до появления светло-коричневой окраски, после чего охлаждают и так же выливают в пятикратный объем воды, в этом случае хлопья уже не вы падают.

В отдельные пробирки отливают по 1-2 мл полученных водных рас творов, нейтрализуют их щелочью и проводят пробы на присутствие вос станавливающих сахаров.

X. Белки.

1. Обратимые реакции осаждения.

Отношение белков к кислотам и щелочам: К 2-3 мл раствора белка добавляют по каплям при встряхивании концентрированную уксусную ки слоту. Наблюдается выпадение белка в осадок в виде мути или хлопьев.

При дальнейшем добавлении кислоты осадок белка снова растворяется.

Полученный кислый раствор делят на две части. Одну из них нагревают до кипения. При введении в горячую кислую жидкость 1-2 капель раствора сульфата аммония, белок свертывается. К другой части кислого раствора белка осторожно добавляют по каплям при встряхивании разбавленный раствор щелочи. При постепенной нейтрализации кислоты образуется оса док белка, снова растворяющийся в избытке щелочи.

2. Необратимые реакции осаждения.

а) Осаждение белков концентрированными минеральными кислота ми: Наливают в одну пробирку 1 мл концентрированной азотной кислоты, а в другую – 1-2 мл концентрированной соляной кислоты. Наклоняя каж дую пробирку, осторожно вливают в нее по стенке 1-1,5 мл раствора белка так, чтобы онне смешивался с более тяжелым слоем кислоты, затем ставят пробирку в штатив. На границе раздела двух жидкостей сразу или посте пенно появляется белое кольцо осадка белка. При встряхивании количест ва осадка, выпавшего при действии азотной кислоты, заметно увеличива ется, а осадок, выпавший при действии соляной кислоты, растворяется в ее избытке.

Желатинв условиях опыта не осаждается минеральными кислотами.

б) Осаждение белков солями тяжелых металлов: Помещают в две пробирки по 1-1,5 мл исследуемого раствора белка и добавляют в одну из них раствор сульфата меди, а в другую – раствор ацетата свинца. Реактив в обоих случаях вводят медленно, по каплям, при встряхивании. Первона чально образуется хлопьевидный осадок или раствор мутнеетвследствие выделения малорастворимого соединения белка с солью меди (голубого цвета) или солью свинца (белого цвета). При дальнейшем добавлении ре актива осадок снова растворяется.

3. Качественные реакции на белки.

а) Биуретовая реакция белков: К 1-2 мл раствора белка добавляют равный объем концентрированного раствора щелочи и затем каплю (не больше) раствора сульфата меди. Жидкость окрашивается в ярко фиолетовый цвет, даже в окрашенной водной вытяжке из мяса.

б) Ксантопротеиновая реакция белков: К 1 мл раствора белка добав ляют 0,2-0,3 мл концентрированной азотной кислоты;

появляется белый осадок или раствор мутнеет. Затем нагревают смесь на горелке до кипения и кипятят ее 1-2 минуты;

при этом раствор и осадок окрашиваются в ярко желтый цвет. При кипячении осадок можетчастично или полностью рас твориться в результате гидролиза, но характерная желтая окраска раствора сохраняется. Охладив смесь, осторожно, по каплям добавляют к кислой жидкости избыток (1-2 мл) концентрированного раствора щелочи. Выпа даетосадок кислотного альбумината, образующий с избытком щелочи яр ко-оранжевый раствор.

в) Открытие серы в белке: К 1 мл раствора белка добавляют 10 капель 30 % раствора едкого натрия и осторожно кипятят около 1 минуты, про бирку охлаждают. При добавлении затем 2-3 капель 5 %-ного раствора ацетата свинца появляется коричнево-черное окрашивание, указывающее на наличие в белке цистина.

г) Денатурация белков фенолом: К 1-2 мл яичного белка или желати на добавляют раствор фенола по каплям и наблюдают видимые изменения.

ОФОРМЛЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ 1) Название работы.

N/N Исходные Ход Уравнения ре- Наблюде- Выво вещества работы акций ния ды 1.

2.

3.

и т.д.

2) Заключение по работе.

ИЗБРАННЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 1 - БРОМБУТАН С4Н9ОН + KBr + H2SO4 С4Н Br + KHSO4 + H2O В круглодонную колбу емкостью 250 мл помещают 35 мл воды, 36 г тонко измельченного бромида калия (или соответствующее количество бромида натрия) и 25 мл бутанола. К колбе присоединяют обратный холо дильник, через который осторожно небольшими порциями прибавляют мл серной кислоты, помешивая содержимое колбы осторожным покачива нием. Реакционную смесь нагревают при умеренном кипении в течение часов, заменяют обратный холодильник нисходящим и, усилив нагрева ние, отгоняют смесь бромистого бутила и воды Отгонпереносят в делительную воронку и отделяют слой продукта (нижний слой) отводы, промывают его равным объемом раствора гидро карбоната натрия для удаления следов кислоты, а затем таким же объемом воды, после чего высушивают над безводным хлоридом кальция. Очистку проводят перегонкой из колбы Вюрца, собирая фракцию с т. кип. 100 - °С.

Примечание. Если при выделении бромистого бутила из реакцион ной смеси органический слой окажется верхним, то следуетего разбавить 100 мл воды. В этом случае, если реакция прошла, то бромистый бутил переходитв нижний слой, который отделяют и обрабатывают, как указано выше.

В противном случае реакция образования целевого продукта не осу ществилась.

Расчетсинтеза.

Исходные вещества Количество m(р- m Название, брут- М, Т пл., V,,, соотн.

Т.кип°, ра), 100%, то-формула С °С г/мл мл % моль моль г/мол г г Бутанол- 74 118 0,81 25 100 20,25 0,27 С4Н ОН Бромид калия 119 36 0,3 1, КBr Серная кислота 98 1,96 25 46 96 44,16 0,45 1, H2SO H2O Продукт реакции.

Название, брутто- М, Т кип. (°С) m (г) или v (мл) Выход, формула г/моль (%) лит найд. расчетн практ.

..

1-Бромбутан 37 г ( 137 100 - 102 1, C4H9Br мл) ИЗОАМИЛАЦЕТАТ CH CH H2SO4 O C CH2 CH + CH CH2 OH CH3COOH CH O CH CH2 CH2 CH В круглодонную колбу на 100 мл помещают смесь 20 мл ледяной ук сусной кислоты и 30 г изоамилового спирта, затем прибавляют 2 мл кон центрированной серной кислоты. Смесь осторожно взбалтывают. Колбу соединяют с насадкой Дина – Старка и обратным холодильником. Смесь кипятят до тех пор, пока в ловушке насадки не соберется 6 мл воды.

По окончании реакции смесь охлаждают, переносят в делительную воронку и промывают водой (220 мл), 5 % - ным раствором карбоната натрия, затем снова водой (210 мл). Эфирный слой (нижний) отделяют, переносят в сухую колбу и сушат над сульфатом натрия.

Продукт перегоняют из колбы с дефлегматором, собирая основную фракцию 138 – 142 °С. Выход – 30 г (70 %).

Литературные данные: т. кип. 142 °С, nD20 = 1,3999.

БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА (гидролиз бензамида) NaOH HCl CONH COONa COOH -NH -NaCl В круглодонной колбе, снабженным обратным холодильником, сме шивают 2,4 г бензамида с 10 мл 20% раствора едкого натрия и кипятят до прекращения выделения аммиака. Затем полученный раствор охлаждают и подкислением концентрированной соляной кислотой выделяют бензойную кислоту. Бензойную кислоту отфильтровывают и сушат. Температура плавления 121-122С.

БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА (окисление толуола) O O CH3 C C KMnO O K HCl OH H2O В круглодонной колбе с двурогим форштоссом, снабженной обрат ным холодильником, нагревают на водяной бане 2 мл толуола и 75 мл во ды. В течение 1 ч в реакционную колбу при взбалтывании вносят порция ми 6,8 г перманганата калия. Нагревание продолжают еще около 4 ч при частом взбалтывании – до обесцвечивания раствора.

(Если реакционная масса остается окрашенной, обесцвечивание дос тигается прибавлением нескольких капель этанола).

Выпавший оксид марганца (IV) отфильтровывают и промывают на воронке Бюхнера горячей водой дважды по 10 15 мл. Фильтраты соединя ют, выпаривают на водяной бане до объема 10 – 15 мл, снова фильтруют от выпавшего оксида марганца и окончательно промывают осадок на фильтре очень небольшим количеством горячей воды.

Промывные воды и упаренный ранее раствор бензоата калия соеди няют, выпаривают до объема 10 – 12 мл и осаждают бензойную кислоту разбавленной (1:1) соляной кислотой, прибавляя последнюю по каплям.

(Реакция раствора должна быть сильнокислой). Продукт отфильтровывают и промывают на фильтре очень небольшим количеством ледяной воды.

Бензойную кислоту сушат на воздухе. Т. пл. 120 – 121 °С.

Выход около 2 г. ( 80 %). Бензойную кислоту можно дополнитель но очистить возгонкой. Для чистой бензойной кислоты т. пл. 122 °С.

СУЛЬФАНИЛОВАЯ КИСЛОТА.

NH3SO4H NH SO3H + H2O Под тягой в фарфоровой ступке осторожно, малыми порциями сме шивают и тщательно растирают 9,3 г анилина с 5,5 мл концентрированной серной кислотой. Полученную сернокислую соль анилина помещают в фарфоровую чашку (или тигель), накрывают куском асбестового картона и нагревают на песчаной бане при 175-180С (не перегревать) до тех пор, пока масса не сделается сухой и твердой и проба ее при растворении в ще лочи не будетвыделять анилина. Обычно реакция заканчивается в течении 3-4 часов.

Полученную сульфаниловую кислоту еще горячей измельчают и рас творяют кипячением в растворе 5 г едкого натра, раствор обесцвечивают кипячением с активированным углем, фильтруют и выделяют сульфанило вую кислоту, прибавляя соляную кислоту до кислой реакции (рН 3-4).

По охлаждении выпавшие кристаллы отсасывают и перекристаллизо вывают из воды.

Выход около 12 г двухводной сульфаниловой кислоты.

КОФЕИН O CH CH 3 N N N O N CH К тонко измельченному чаю (25 г) приливают взвесь окиси магния ( г в 250 мл воды) и кипятят 10-15 мин. Реакционную смесь охлаждают, да ют отстояться. Раствор декантируют через ватный тампон Кипячение.

осадка повторяют еще 2 раза с новыми порциями воды по 75 мл. Объеди ненные водные вытяжки подкисляют 13 мл разбавленной серной кислоты (до кислой реакции по конго или универсальному индикатору) и концен трируют в выпарительной чашке до 1/3 объема. Горячий раствор фильт руют через складчатый фильтр, охлаждают и экстрагируют 5 раз по 15 мл хлороформом. Объединенные хлороформные вытяжки промывают снача ла несколькими миллилитрами разбавленного раствора щелочи, а затем таким же количеством холодной воды. Растворитель отгоняют на водной бане. В остатке получают серый кофеин, который перекристаллизовывают из 4-5 мл горячей воды. Тпл 234 °С. Определяют массовую долю выделен ного и очищенного кофеина в чае.

ЛИТЕРАТУРА.

ОСНОВНАЯ 1. Тюкавкина Н.А. Органическая химия / Н.А. Тюкавкина - М.: Медицина, 2003. 727 с.

2. Артеменко А.И. Органическая химия / А.И. Артеменко - М.: Высшая школа, 2002. 559 с.

3. Гранберг И.И. Органическая химия / И.И. Гранберг - М.: Высшая школа, 1987.- 479 с.

4. Некрасов В.В. Руководство к малому практикуму по органической хи мии / В.В. Некрасов - М.: Химия, 1975.- 328 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ.

1. Потапов В.М. Органическая химия / В.М. Потапов, С.Н. Татаринчик - М.: Химия, 1980.- 463 с.

2. Щербань А.И. Органическая химия / А.И. Щербань - Воронеж: Изд-во Воронеж. унта, 1998.- 360 с.

3. Иванов В.Г. Практикум по органической химии / В.Г. Иванов, О.Н. Ге ва, Ю.Г. Гаверова - М.: Академия, 2000.- 288 с.

Составители: Моисеева Людмила Викторовна, доцент, канд. хим. наук;

КрысинМихаил Юрьевич, доцент, канд. хим. наук;

Ермолова Галина Ивановна, ассистент;

Медведева Светлана Михайловна, ассист., канд. хим. наук;

Пономарева Людмила Федоровна, ассист., канд. хим. наук;

Сорокина Галина Ивановна, ассистент;

Шмырева Жаннетта Владимировна, доцент, канд. хим. наук.

Редактор Бунина Т.Д




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.