М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У...
10 downloads
222 Views
252KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РСИ Т Е Т
361 « О Р ГА Н И Ч Е С К А Я Х И М И Я » практикум длястудентовпо специальности 011600 «БИ О ЛО ГИ Я »
В оронеж 2003
2
У тверж дено науч но – м етодич еским советом хим ич еского ф акультета В ГУ , протокол № 4 от 24 января2003 г.
Составители:
доц., к.х.н. Ш м ы реваЖ .В . доц., к.х.н. М оисееваЛ.В . доц., к.х.н. СоловьевА .С. асс., к.х.н. П оном арева Л.Ф . асс., к.х.н. М едведева С.М . асс. П етровВ .В .
П рактикум подготовлен накаф едре органич еской хим ии хим ич еского ф акультетаВ оронеж ского государственного университета. Реком ендуетсядлястудентов2 курсадневного отделениябиолого – поч венного ф акультета.
3
П Л А Н – ГР А Ф И К ВЫ П О Л Н Е Н И Я М А Л О ГО П Р А К ТИ К УМ А П О О Р ГА Н И Ч Е С К О Й Х И М И И .* Ф орм а № В ид з анятий Ч ас Т ем а контроля Задач и практикум аТ ехника инструк1. В водное з анятие. 4 без опасности. таж К ач ественны й и колич ественотч ет в Лабораторнаяра2. 4 ны й анализ органич еских сотетради бота. единений. Т еориястроенияБутлерова. О с- коллокновны е понятия. И з ом ерия. виум 3-4. Сем инар 8 Э лектронны е представленияв органич еской хим ии. Н ом енклатураорганич еских веществ. коллокСем инар, лаборавиум , от5. 4 А лканы , цикланы . торны е работы . ч ет втетради 6. --//-4 А лкены , диены . --//-7. --//-4 А лкины . --//-8. --//-4 А ром атич еские углеводороды . --//-К онтрольнаярабо9. 4 А лканы , алкены , алкины , арены . та. коллокСем инар, лабораСпирты , м ногоатом ны е виум , от10. 4 торны е работы . спирты , ф енолы . ч ет втетради 11. --//-4 А льдегиды , кетоны . --//-К арбоновы е кислоты и их про--//-12. --//-4 из водны е. К ислородсодерж ащие ф ункцио--//-К онтрольнаярабо13. 4 нальны е произ водны е углеводота. родов коллокСем инар, лабораА з отсодерж ащие ф ункциональ- виум , от14. 4 торны е работы . ны е произ водны е углеводородов ч ет втетради 15. --//-4 У глеводы . --//-16. --//-4 М оно-, ди-, полисахариды . --//-17. --//-4 Белки. --//-О сновны е классы органич еских з ач ет 18. Зач етное з анятие. 4 соединений.
4
* В оз м ож но проведение 1-2 з анятий по технике лабораторны х работ и синтез уорганич еских соединений. О С Н О ВН Ы Е П Р А ВИ Л А Р А БО ТЫ В Л А БО Р А ТО Р И И О Р ГА Н И Ч Е С К О Й Х И М И И . 1. В о врем яработы в лаборатории соблю дайте ч истоту, тиш ину и порядок. 2. Н е раз реш аетсяработатьв лаборатории в отсутствии лаборанта или преподавателя. Запрещаетсянахож дение посторонних лиц влаборатории. 3. П риступайте к каж дой работе только с раз реш енияпреподавателяи после полного усвоениявсех ее операций. Запрещаетсяпроиз водитьработы , не связанны е непосредственно свы полнением з адания. 4. В лаборатории следует работатьв халатах из хлопч атобум аж ной ткани. 5. В лаборатории з апрещаетсяприним атьпищу, питьводу, курить. 6. В о врем яработы не следует касатьсярукам и лица: м ногие органич еские вещества сильно раз драж аю т кож у, а при попадании на слиз истую оболоч куглаз вы з ы ваю т сильное ж ж ение и последую щее воспаление. 7. В о врем янагреванияж идкостей или тверды х тел в пробирках (или колбах) не направляйте отверстие сосуда на себяили на соседей, не з агляды вайте в пробирки (колбы ) сверху, так как в случ ае воз м ож ного вы броса нагретого веществам ож ет произ ойти несч астны й случ ай. 8. Н агревание пробирок и других стеклянны х сосудов следует произ водитьоч еньосторож но и постепенно; перед нагреванием на плам ени, песч аной бане пробиркаили сосуд долж ны бы тьвы терты снаруж и насухо. 9. К атегорич ески з апрещаетсяпробоватькакие-либо вещества на вкус. О пределятьз апах соединениям ож но, осторож но направляяк себе его пары легким движ ением руки. 10. О статки хим ич еских реактивовсливаю тсявпредназ нач енны е дляних специальны е склянки, находящиесяв вы тяж ны х ш каф ах. Н е бросайте в раковины бум агу, песок, вату, битое стекло и другие тверды е предм еты . 11. П ри работе с м еталлич еским натрием соблю дайте особую осторож ность. Н и в коем случ ае не допускайте соприкосновенияего с водой, так как м ож ет произ ойти сильны й вз ры в, пож ар и несч астны й случ ай. Н ельзя братьнатрий рукам и, а только пинцетом или щипцам и. В се работы с натрием следует проводить, только надевз ащитны е оч ки. 12. Горю ч ие и легковосплам еняю щиеся ж идкости нельзя нагревать в приборах на откры том плам ени (на сетке), держ атьвблиз и откры того плам ени. Э ти вещества нагреваю т и отгоняю т на электрич еской, водяной или воз душ ной бане со скры ты м нагревательны м элем ентом . 13. П ри воз никновении пож ара нем едленно вы клю ч ите газ и электроприборы , уберите все горю ч ие вещества подальш е от огня, з асы пьте песком или накройте войлоч ны м , ш ерстяны м или асбестовы м одеялом оч аг пож а-
5
ра. Больш ое плам я туш ат с пом ощью углекислотны х огнетуш ителей. О сильном пож аре следует тот ч асж е сообщитьдеж урном у (пож арной охране). 14. Е сли з агоритсяодеж да, пострадавш его следует облитьводой или нем едленно повалитьна пол и накры тьвойлоч ны м или ш ерстяны м одеялом , которое не сним аю т до тех пор, пока не погаснет плам я. М ож но потуш ить плам я, перекаты ваясьпо полу. 15. П ри терм ич еских ож огах нем едленно делайте длительную прим оч ку обож ж енного м еста 0,5%-ны м раствором перм анганата калияили этиловы м спиртом , з атем нанесите напораж енны й уч асток м аз ьот ож огов. 16. П ри ож огах кислотам и пораж енное м есто пром ойте 10-15 м ин. проточ ной водой, а з атем 3%-ны м раствором гидрокарбоната натрия (NaHCO3). Е сли пораж ены глаз а, то после длительной обработки водой пром ойте 2-3%-ны м раствором гидрокарбоната натрия и направьте пострадавш его к врач у. 17. П ри ож огах едким и щелоч ам и хорош о пром ойте обож ж енное м есто проточ ной водой, з атем 1%-ны м раствором уксусной кислоты . П ри попадании растворовщелоч ей вглаз а их сраз уж е обильно пром ы ваю т водой, а з атем 0,5%-ны м раствором борной кислоты ; далее необходим о нем едленно обратитьсяк врач у. 18. П ри попадании раз драж аю щих органич еских веществ на кож у их бы стро см ы ваю т больш им колич еством подходящего растворителя(спирт, ацетон). 19. П ри порез ах стеклом удалите из раны видим ы е осколки стекла, обработайте рану 3%-ны м спиртовы м раствором йода и налож ите повязку. П ри сильном непрекращаю щем сякровотеч ении, особенно в случ ае повреж дения артерии, реком ендуется налож итьж гут вы ш е раны , после ч его пострадавш его следует направитьк врач у. К А Ч Е С ТВ Е Н Н Ы Й ЭЛ Е М Е Н ТН Ы Й А Н А Л И З О Р ГА Н И Ч Е С К И Х ВЕ Щ Е С ТВ. К ач ественны й элем ентны й анализ являетсяодним из способовидентиф икации органич еских веществ. Задач ей его служ ит определение элем ентов, образ ую щих данное соединение. Э то: углерод, водород, кислород, аз от, сера, галогены . Т ак как элем енты в органич еской м олекуле связаны ковалентны м и связям и, необходим о раз руш итьм олекулу и преобраз оватьэлем енты виониз ирую щиесяв воде неорганич еские соединения, либо в просты е вещества, которы е легко обнаруж итьиз вестны м и аналитич еским и реакциям и. Д ляэтого органич еское вещество окисляю т или сплавляю т его с м еталлич еским натрием .
6
1. О т крыт ие углерода и водорода в орган ич ес ком вещ ес т ве. См еш иваю т на ч асовом стекле равны е объ ем ы исследуем ого органич еского вещества и порош ка окиси м еди. См есьпересы паю т в сухую пробирку, которую з акры ваю т пробкой с газ оотводной трубой. П робирку з акрепляю т в лапке ш татива поч ти гориз онтально, и конец газ оотводной трубки вводят в другую пробирку, содерж ащую несколько м иллилитров проз рач ной из вестковой или баритовой воды так, ч тобы трубка бы ла слегка погруж ена в ж идкость. См есь нагреваю т снач ала осторож но, з атем сильнее. Н аблю даю т образ ование воды по появлению капель на холодны х стенках пробирки и образ ование углекислого газ а по появлению осадка углекислого кальция(или бария). У равненияреакций: C + 2CuO
t°
CO 2 + Ca(OH)2
2Cu + CO 2 CaCO 3 + H 2O
2. О т крыт ие азот а, с еры и галоген а. Н ебольш ое колич ество исследуем ого вещества пом ещаю т в сухую пробирку и кладут туда ж е кусоч ек м еталлич еского натрия. П робирку нагреваю т до расплавлениянатрия(после ч его наблю даетсявспы ш ка), а з атем - до красного каления. Горяч ую пробирку бы стро опускаю т в ступку с дистиллированной водой так, ч тобы пробирка растрескалась(осторож но, дальш е от лица!). Ч ерны е кусоч ки сплава дальш е раз м ельчаю т пестиком , переливаю т содерж им ое ступки в пробирку и нагреваю т до кипения. Затем отф ильтровы ваю т, получ енную щелоч ную ж идкость использую т дляпроб на серу, аз от и галогены . Ж идкостьдолж на бы тьбесцветной; ж елтаяили корич неваяее окраска указ ы вает на неполное раз руш ение исходного вещества. В этом случ ае опы т повторяю т сновой порцией вещества. 2. 1. О т крыт иес еры. а) К I м л раствора нитрата свинца приливаю т раствор едкого натра по каплям до растворенияпервонач ально образ ую щегосяосадка и з атем добавляю т несколько капельщелоч ной ж идкости, получ енной, как указ ано вы ш е. П оявление тем но-корич невой окраски или образ ование ч ерного осадка сульф ида свинца указ ы вает, ч то исследуем ое вещество содерж ало серу. Pb(NO3)2 + 4NaOH → 2NaNO3 + Na2PbO2 + 2H2O Na2S + Na2PbO2 + H2O → PbS ↓ + 4NaOH
7
б) К I м л щелоч ной ж идкости добавляю т 1-2 капли раствора нитропруссида натрия. В присутствии серы см есь приобретает ярко-ф иолетовую окраску. N a 2[ F e(CN )5N O ] + N a 2S
N a 3[ F e(CN )5ON SN a ]
2. 2. О т крыт иеазот а. К нескольким м иллилитрам щелоч ной ж идкости добавляю т кристаллик ж елез ного купороса, кипятят см есь1-2 м ин., охлаж даю т, даю т постоять3-5 м ин. и подкисляю т раз бавленной соляной кислотой. О браз ование синего осадка берлинской лаз ури указ ы вает, ч то исходное вещество содерж ало аз от. Е сли аз ота м ало, то раствор после подкисления окраш иваетсявз елены й цвет. F eSO 4 + 2N aCN F e(CN )2 + 4NaCN 3Na 4[ F e(CN )6 ] + 2F eSO 4
F e(CN )2 + N a 2SO 4 N a 4[ F e(CN )6 ] F e4[ F e(CN )6 ]3 + 6N a 2SO 4
2. 3. О т крыт иегалоген ов. а) Н есколько м иллилитров щелоч ной ж идкости подкисляю т концентрированной аз отной кислотой и кипятят (в вы тяж ном ш каф у!) несколько м инут дляудалениясероводорода и синильной кислоты , которы е м еш аю т последую щей реакции. К осты вш ей ж идкости добавляю т несколько капель раствора нитратасеребра. О браз ование хлопьевидного осадка галогенида серебра указ ы вает на присутствие галогена. NaHal + AgNO3
AgHal + NaNO3
б) П роба Бельш тейна на галогены : М едную проволоч ку прокаливаю т вбесцветном плам ени горелки до прекращенияокраш иванияплам ени. Д ав поч ерневш ей проволоч ке осты ть, погруж аю т ее ворганич еское вещество и снова вводят проволоч ку в плам я. В присутствии галогенов плам яокраш иваетсявз елены й цвет. О краска плам ени объ ясняется образ ованием летуч их при вы сокой тем пературе галогенидовм еди. Следует пом нить, ч то некоторы е цветны е вещества (произ водны е пиридина, м оч евины и другие), не содерж ащие галогена, даю т полож ительную пробу Бельш тейна, по-видим ом у, врез ультате образ ованияцианистой м еди. П оэтом унеобходим о подтвердитьналич ие галогена вы ш еописанной реакцией снитратом серебра.
8
П О Л УЧ Е Н И Е И С ВО ЙС ТВ А О С Н О ВН Ы Х К Л А С С О В О РГА Н И Ч Е С К И Х С О Е Д И Н Е Н И Й. I. П редельн ыеуглеводороды (алкан ы). О бразован иеи с вой с т ва м ет ан а. В сухую пробирку пом ещаю т несколько грам м ов тщательно растертой в ступе см еси ацетата натрияи натронной из вести. У крепляю т пробирку гориз онтально и, присоединив газ оотводную трубку, нагреваю т см есьв пробирке плам енем горелки снач ала осторож но, а з атем сильно. О пускаягаз оотводную трубку в отдельны е пробирки с бром ной водой и перм анганатом калия, устанавливаю т, из м еняетсяли окраска этих реактивовпри пропускании пуз ы рьковм етана, т. е. происходит ли бром ирование м етанаили его окисление. Реакцияобраз ованиям етана из ацетата натрияи натронной из вести (см еси NaOH и Ca(OH)2) идет по схем е: O CH3 - C
+ NaOH
CH4 + Na2 CO 3
ONa
II. Эт илен овые углеводороды (олеф ин ы). О бразован иеи с вой с т ва эт илен а. П ом ещаю т в пробирку I м л спирта и осторож но, при вз балты вании, приливаю т 4 м л концентрированной серной кислоты . В раз огревш ую ся см есьбросаю т кипятильны й кам еш ек, присоединяю т газ оотводную трубку и осторож но нагреваю т пробирку до нач ала равном ерного вы делениягаз а. Реакционнаясм есьпри этом ч ернеет. О пускаягаз оотводную трубку впробирки с бром ной водой и перм анганатом калияустанавливаю т, происходит ли бром ирование и окисление этилена. П олуч е ние : CH 3CH 2OH + HOSO 2OH CH 3CH 2OSO 2OH
CH 3CH 2OSO 2OH + H 2O CH 2 = CH 2 + H OSO 2OH
С в ойст в а эт иле на. П рисоединение бром а: CH 2 = CH 2 + Br 2
BrCH 2 - CH 2Br 1,2-дибром этан
О кисление К MnO4(р-р) - реакцияВ агнера: 3CH 2 = CH 2 + 2K M nO 4 + 4H 2O
3CH 2 - CH 2 + 2M nO 2 + 2KOH OH
OH
этиленг ликоль
9
III. А ц ет илен овыеуглеводороды (алкин ы). О бразован иеи с вой с т ва ац ет илен а. Н а дно сухой пробирки пом ещаю т м аленький кусоч ек карбида кальция. О сторож но приливаю т воду, з акры ваю т газ оотводной трубкой и пропускаю т газ ч ерез пробирки: 1) сбром ной водой, 2) сраствором перм анганата калия, 3) с ам м иач ны м раствором гидроокиси серебра, 4) с ам м иач ны м раствором окиси м еди. О тм еч аю т происходящие из м енения. Д ляиспы таниявз ры вч аты х свойств ацетиленидов серебра и м еди их отф ильтровы ваю т, суш ат и осторож но нагреваю т наасбестовой сетке. П олуч е ние ацетилена: Ca
CH
HOH
C
+ Ca(OH)2
+ HOH
C
CH
С в ойст в а аце т иле на: 1) присоединение бром а CH
BrCH = CHBr
CH + Br 2
+ Br 2
Br 2CH - CH Br 2 1,1,2,2-тетрабром этан
1,2-дибром этен
2) окисление К MnO4(р-р) CH
CH
KM nO 4 p-p
HCOOH + CO 2
3) з ам ещение водороданаА g (или Cu) CH
CH + 2[ Ag(N H 3)2 ]OH
AgC
CAg + 4NH 3 + 2H 2O
ацетиленид серебра
IV. А ром ат ич ес киеуглеводороды (арен ы). О бразован иеи с вой с т ва бен зола и егогом ологов. 1) П олуч ение бенз ола: В пробирку сгаз оотводной трубкой пом ещаю т см есь∼2 г бенз оата натрияи ∼4 г натронной из вести. П робиркуосторож но нагреваю т. К онец газ оотводной трубки пом ещаю т в пробирку сводой, где вверхнем слое собираетсябенз ол, им ею щий характерны й з апах. COONa + NaOH
+ Na2CO3
2) Н итрование толуола: В пробирке готовят нитрую щую см есьиз 2 м л аз отной кислоты и 2,5 м л серной кислоты . К охлаж денной см еси в несколько прием овпри встряхивании вносят 1 м л толуола. П осле нагревания (∼ 15 м ин) на водяной бане, а з атем охлаж дениявливаю т впробирку воды .
10
О браз ую щаясясм есьо- и п-нитротолуола оседает на дно. О тм етьте характерны й м индальны й з апах. CH3
CH3 HNO3
CH3
NO2 +
-H2O; H2SO4
NO2 о - нитротолуол
n - нитротолуол
3) В з аим одействие с бром ом : В одну пробирку пом ещаю т 4 м л бенз ола, вдругую – 4 м л толуола, з атем вкаж дую добавляю т по 1 м л раствора бром а в CCl4. Содерж им ое каж дой пробирки делят на две ч асти, в одну из которы х вносят ж елез ны е опилки. О тм еч аю т отсутствие приз наков реакции при ком натной тем пературе. П ри осторож ном нагревании (водяная баня) наблю даю т вы деление HBr (покраснение лакм усовой бум аж ки) во всех пробирках с бром ом без катализ атора, кром е содерж ащей бенз ол. Т акж е отм еч аю т раз ны й з апах веществ, образ овавш ихсяпри бром ировании толуолавраз лич ны х условиях. усиление окраш иваниявследствии ком плексообраз ования Br
+ Br2
+
Fe CH 3
CH 3
Br
о - бром толуол
+ 2Br 2
+ 2HBr
+
Fe
CH 3 2
HBr
Br
n - бром толуол
CH 2 Br hν t°
2
+ 2HBr
бенз илбром ид
4) О кисляем ость аром атич еских углеводородов: П ом ещаю т в две пробирки по 1 м л раствора перм анганата калияи по 1 м л раз бавленной серной кислоты и з атем добавляю т воднупробирку несколько капельбенз ола, а вдругую - несколько капельтолуола. Сильно встряхиваю т обе пробирки в теч ение нескольких м инут. О дна из см есей в этих условиях бы стро м еняет окраску, ч то особенно з ам етно на поверхности раз дела м еж ду углеводородом и водны м слоем .
11 KMnO 4 H 2 SO 4 COOH
CH 3 KMnO 4 H 2 SO 4
бенз ой ная кислота
V. С п ирт ы, м н огоат ом н ыес п ирт ы, ф ен олы. А . С вой с т ва п редельн ых одн оат ом н ых с п ирт ов. 1. О бразован иеи гидролиз алкоголят а. В пробирку сбез водны м спиртом осторож но погруж аю т кусоч ек ч истого м еталлич еского натрияраз м ером с горош ину. Д ляпредотвращения раз огреваниясм еси и вы кипанияспирта охлаж даю т пробирку холодной водой. Ж идкостьпостепенно густеет, натрий покры ваетсяслоем твердого алкоголята и, реакцияз ам едляетсянастолько, ч то дляее ускорениятребуетсяслегка нагреватьпробирку. П олуч енны й концентрированны й раствор алкоголята при охлаж дении з акристаллиз овы вается. Д обавляю т в пробирку 5 м л воды и испы ты ваю т ф енолф талеином реакцию получ енного раствора. 2C2 H5 OH + 2Na
2C2 H5 ONa + H 2 этилат натрия
C2 H5 ONa +
C2 H5 OH +
H2 O
NaOH
2. Эт ериф икац ия. 2.1. О бразован иеп рос т ых эф иров. См еш иваю т в пробирке 1 м л этилового спирта и 1 м л концентрированной серной кислоты . Сильно раз огревш ую сясм есьнагреваю т до кипения, при этом не обнаруж иваетсяни образ ованиягорю ч их паров, ни появленияз апаха эф ира. У далив нагретую пробирку от горелки, оч еньосторож но приливаю т к см еси еще 5-10 капельспирта, при этом сраз у ж е появляетсяз апах эф ира. C2H5OH +
HOSO2OH
C2H5OSO2OH +
C2H5OH
C2H5OSO2OH + H2O t°
H2SO4 C2H5OC2H5 + диэтиловы й эф ир
12
2.2. О бразован иес лож н ых эф иров. В сухую пробирку наливаю т 2 м л ледяной уксусной кислоты , 2 м л из оам илового спирта и 1 каплю концентрированной серной кислоты , встряхиваю т ее и нагреваю т. Затем пробирку охлаж даю т и добавляю т в нее 2-3 м л холодной воды , образ овавш ийсяиз оам илацетат всплы вает на поверхность, при этом ощущаетсяз апах груш евой эссенции. O
O CH3 C
+ CH3 CH CH2 CH2OH OH
H2SO4
CH3 C
+ H2O O
CH3
CH2 CH2 CH CH3 CH3 изоам иловы й эф ир уксусной кислоты (изоам илацетат)
3. О кис лен иеизоам иловогос п ирт а. В см есьиз 6 капельконцентрированной серной кислоты и 3 капель из о-ам илового спирта вносят 0,5 г бихром ата калия. См есьвстряхиваю т и добавляю т 0,5 м л воды . П ри нагревании из м еняетсяокраска см еси и одноврем енно ощущаетсясладковаты й з апах из о-валерианового альдегида; при продолж ении нагреванияпоявляетсянеприятны й з апах из о-валериановой кислоты . O
K2Cr2O7 CH3CH- CH2 - CH2OH
H2SO4
CH3
CH3 - CH- CH2 - C CH3
H
H2SO4
изовалериановый аль дегид
изоам иловый сп ирт
O
K2Cr2O7 CH3 - CH- CH2 - C CH3
H
изовалериановаякислота
4. О бразован ией одоф орм а из с п ирт а. О пы т проводят параллельно с этиловы м и другим и спиртам и: См еш иваю т в пробирки 3-4 капли исследуем ого спирта и 2-3 м л воды . Слегка нагреваю т получ енны й раствор на водяной бане при тем пературе 60 °С, добавляю т к нем у 0,5-1 м л раствора йода, а з атем по каплям приливаю т раз бавленную щелоч ьдо исч ез новенияокраски. О тм еч аю т из м енение окраски и з апахареакционной см еси. NaIO + NaI + H2O; NaIO O OH + [O] CH3 C + H2O H O
I2 + 2 NaOH CH3 CH2
3 NaIO + CH3
C H
CHI3 + HCOONa + 2NaOH йодоф орм
NaI + [O]
13
Б. С вой с т ва м н огоат ом н ых с п ирт ов. 1. К ом п лекс ообразован ием н огоат ом н ых с п ирт ов. В трех пробирках получ аю т гидроокисьм еди, дляч его в раз бавленны й раствор сульф ата м еди вводят раствор щелоч и. Затем в пробирки добавляю т по 3-5 капель спирта: глицерина, этиленгликоля и этилового спирта. П робирки встряхиваю т и отм еч аю т появление в некоторы х из них характерной окраски ж идкости. Затем добавляю т к этим растворам из бы ток раз бавленной соляной кислоты и снованаблю даю т из м енение окраски. H CH2OH CH2OH
+ Cu(OH)2 +
HO - CH2
CH2 - O CH2 - O
HO - CH2
этиленгликоль
Cu
O - CH2 O - CH2
гликолят м еди
H
CH2 OH
OH
HO
CH2
CH2 OH
CH OH +
Cu +
HO
CH
CH
H
O
O
CH2
O
CH
Cu CH2 OH
OH
HO
CH2 O
CH2
+ H2O
H
HO глицерат м еди
CH2
2. Д егидрат ац ияглиц ерин а. К нескольким каплям глицерина в сухой пробирке добавляю т 1 г кислой сернокислой соли, см есьвстряхиваю т и осторож но нагреваю т. О браз ование акролеина обнаруж иваю т по появлению характерного, оч еньедкого з апаха. O
CH2 CH CH2 CH2 CH C
OH OH OH
+
2H2 O
H
В. С вой с т ваф ен олов. 1. О бразован иеи разлож ен иеф ен олят ов. К 0,5 г исследуем ого ф енола (ф енола или наф тола) добавляю т раз бавленны й раствор щелоч и до полного растворения. И з получ енны х проз рач ны х растворов при подкислении раз бавленной серной кислотой вы деляетсявосадок исходное вещество. OH
ONa + NaOH
+ H2 O ф енолят натрия
14 ONa OH 2
+ H2SO4
2
+ Na2SO4
2. Р еакц ияф ен олов с хлорн ым ж елезом . В пробирку наливаю т 2-3 м л 1%-ного раствора ф енола (наф тола) и добавляю т несколько капель3% раствора хлорида ж елез а. Н аблю дается появление характерного ф иолетового окраш иваниявследствие образ ованияком плексного ф енолята ж елез а. О краш ивание характерно и длям ногоатом ны х ф енолов гидрохинона, пиррогаллола и т. д, опы т с которы м и проводят аналогич но C 6H 5 H
H
O
OC 6H 5
H 5C 6O 6C 6H 5OH + F eCl3
Fe
+ 3H Cl
H 5C 6O
OC 6H 5 O H C 6H 5
3. Бром ирован иеф ен ола. В пробирку наливаю т 2 м л 2%-ного водного раствора ф енола и приливаю т из бы ток бром ной воды (∼ 5 м л). В ы деляетсяхлопьевидны й осадок 2,4,6-трибром ф енола. OH Br
Br
OH + 3Br 2
+ 3H Br Br
4. И н доф ен оловаяп роба. В пробку наливаю т 1 м л концентрированного раствора ф енола и добавляю т к нем у 3 м л 2 н. NH4OH, з атем 3 м л насы щенного раствора бром ной воды . Ч ерез несколько секунд появляетсясинее окраш ивание з а сч ет образ ованиякрасящего вещества– индоф енола. NH4 OH HO
HO
N
O
HBr хиноидная группировка
О краскаиндоф енолаобусловлена налич ием хиноидной группировки.
15
5. О кис ляем ос т ь ф ен ола и н аф т ола. К 0,5-1 м л водного раствора ф енола или наф тола добавляю т равны й объ ем раствора соды и по каплям прибавляю т раствор перм анганата калия при встряхивании. О тм еч аю т из м енение окраски раствора, вследствие образ ованияп-хинона. VI. А льдегиды, кет он ы. А . П олуч ен иеи с вой с т ва алиф ат ич ес ких альдегидов и кет он ов. 1. П олуч ен ие. а) П олуч ение уксусного альдегида: В сухую пробирку пом ещаю т 3-4 м л спирта. М едную проволоку, свернутую в спираль, накаливаю т в окислительном плам ени горелки. Затем бы стро опускаю т горяч ую м едную спиральв пробирку со спиртом . Спирт бурно вскипает, происходит восстановление оксида м еди до ярко-красной м еталлич еской м еди, спирт окисляетсядо альдегида. П олуч енны й альдегид (м ож но повторитьопы т несколько раз ) используетсядляпоследую щих опы тов. 2CuO
2Cu + O2
O + H2O + Cu
CH3C
C2H5OH + CuO
H
В м есто оксида м еди м ож но использоватьбихром ат калияс серной кислотой по м етодике, описанной дляокисленияиз оам илового спирта.
C2H5OH
K2Cr2O7 H2SO4, t°
O + H2O
CH3C H
б) П олуч ение ацетона: В сухую пробирку пом ещаю т 0,5 г без водного ацетата натрия, з акры ваю т пробкой с газ оотводной трубкой и нагреваю т ее. К онец газ оотводной трубки пом ещаю т в пробирку с0,5 м л воды , в которой конденсирую тсяпары образ ую щегосяацетона. П осле осты ванияв первую пробирку добавляю т 1 каплю концентрированной соляной кислоты . П ри этом наблю даетсясильное вспенивание от вы делениядвуокиси углерода. О браз ую щийсяво второй пробирке, водны й раствор ацетона использ ую т вопы те дляполуч енияйодоф орм а. H3 C
C O
ONa + NaO
C O
CH3
H3 C
C O
CH3 + Na 2 CO 3
16
2. О кис лен иеальдегидов. а) Реакция“ серебряного з еркала” (кач ественнаяреакцияна альдегиды ): В одну пробирку наливаю т 1 м л раствора ф орм альдегида, вдругую – 1 м л раствора ацетальдегида и добавляю т в каж дую пробирку по 1 м л ам м иач ного раствора окиси серебра. Е сли серебро не вы деляется, то нагреваю т пробирки несколько м инут наводяной бане 50-60 °С. Ч тобы получ итьосадок серебра в виде з еркального слояна стенках пробирки, перед проведением опы та следует тщательно вы м ы тьпробирку горяч им раствором щелоч и и з атем ополоснутьдистиллированной водой. O R
O +
C
+2[Ag(NH3)2] OH
R
H
C
+
4NH3
+ H2O + 2Ag
OH
R = H, CH3 б) В осстановление альдегидам и соединений двухвалентной м еди: К 1 м л раствора альдегида (м уравьиного или уксусного) добавляю т 0,5 м л раз бавленного раствора щелоч и и з атем по каплям раствор сульф ата м еди. П олуч енную см есьнагреваю т до нач ала кипения, при этом осадок из м еняет свою окраску. CuSO4 + NaOH O R
+ H
Cu(OH)2
Na2 SO 4 + Cu(OH)2 O R
+
H2 O + Cu
OH
R = H, CH3 3. Ц вет н ыереакц ии альдегидов, кет он ов. а) Реакцияальдегидов с ф уксинсернистой кислотой: Н аливаю т в две пробирки по 1 м л бесцветного раствора ф уксинсернистой кислоты и добавляю т по несколько капельраствора ф орм альдегида и ацетальдегида. Ж идкостьвпробирках приобретает окраску. б) Реакциякетоновснитропруссидом натрия: В пробирку пом ещаю т 1-2 м л ацетона, прибавляю т 1-2 капли 1%-ного раствора нитропруссида натрия (Na2NOFe(CN)5) и несколько капель10%-ного раствора щелоч и. О браз уетсяхарактерное окраш ивание. 4. О бразован иеиодоф орм а из альдегидов и кет он ов. В пробирку наливаю т 1 м л раствора йода в йодистом калии и 5 м л раствора щелоч и до исч ез новенияокраски. П ри добавлении 1 м л водного
17
раствора ацетона, получ енного в опы те 1, вы падает ж елтовато-белы й осадок схарактерны м з апахом йодоф орм а. А налогич ны й опы т проводитсяи сводны м раствором ацетальдегида. NaOI + NaI + H2O
I2 + NaOH 3 NaIO + H3C
CH3 + NaO H
C
O CH -CHO 3 NaIO + 3
CHI3 + CH3COONa + 3NaOH йодоф орм
CHI3 + HCOONa + 2NaOH
Б. С вой с т ва аром ат ич ес ких альдегидов. 1. О кис лен иебен зой н ого альдегида. К 1-2 каплям бенз альдегида добавляю т 2-3 м л раствора перм анганата калияи нагреваю т см есьна водяной бане при встряхивании до исч ез новения з апаха бенз альдегида. Ф иолетовую окраску (из бы ток перм анганата) унич тож аю т, добавляянесколько капельспирта. П ри подкислении реакционной см еси раз бавленной серной кислотой вы падает осадок. O
O KMnO4
C 6 H5 C H
H+
C 6 H5 C OH бенз ойная кислота
2. О кис лен ие-вос с т ан овлен иебен зальдегида. В пробирку наливаю т 1-2 м л спиртового раствора гидроксида калияи добавляю т 5-6 капельбенз альдегида, з акры ваю т пробкой и встряхиваю т. П осле охлаж дениявы падает осадок бенз оатакалия. O 2 C 6 H5
C
O + KOH
C 6 H5
C
H
+ C6 H5 CH2 OH OK
бенз оат калия
бенз иловы й спирт
VII. К арбон овыекис лот ы и их п роизводн ые. А . П редельн ыеодн оос н овн ыекарбон овыекис лот ы. 1. П олуч ен ие. а) П олуч ение уксусной кислоты из ацетата натрия: В пробирку пом ещаю т 2-3 лопаточ ки ацетата натрия, прибавляю т концентрированную серную кислотудо появленияз апахауксуса.
18 O H3 C
C
O + H2 SO 4
ONa
H3 C
C
+ NaHSO4 OH
б) П олуч ение ж ирны х кислот из м ы ла: В пробирку наливаю т 2-3 м л 1%-ного водного раствора м ы ла (натриевы х солей вы сш их ж ирны х кислот) и по каплям прибавляю т 10%-ную серную кислоту. П ри этом происходит вы деление ж ирны х кислот, которы е при стоянии з атвердеваю т в верхней ч асти пробирки. C17 H35 COONa + H 2 SO 4
2C17 H35 COOH + Na 2 SO 4
стеарат натрия (м ы ло)
2. С вой с т ва. 2.1. О бразован иес олей карбон овых кис лот . а) В з аим одействие карбоновы х кислот с м еталлам и: В две пробирки наливаю т по ∼2-3 м л ∼50%-ной уксусной кислоты . В одну добавляю т струж кум агния, вдругую – кусоч ек цинка. 2CH3COOH + Mg → Mg(CH3COO)2 + H2 ↑ 2CH3COOH + Zn → Zn(CH3COO)2 + H2 ↑ Е сли реакцияс цинком протекает м едленно, то реакционную см есь нагреваю т. б) В з аим одействие карбоновы х кислот ссодой: В пробирку наливаю т 2-3 м л раствора соды и понем ногу добавляю т уксусной кислоты . Н аблю даетсявы деление углекислого газ а(кач ественнаяреакцияна кислоты ). 2CH3COOH + Na2CO3 → 2CH3COONa + CO2 ↑ + H2O ацетат натрия в) В з аим одействие солей карбоновы х кислот с солям и тяж елы х м еталлов: В пробирку пом ещаю т 20-30 капельраствора ацетата натрия, прибавляю т ∼0,5 м л 2%-ного раствора хлорида ж елез а (III). О браз уетсясоль– ацетатаж елез а(III), окраш иваю щаяраствор вкрасно-буры й цвет. 3CH3COONa + FeCl3 → Fe(CH3COO)3 + 3NaCl Е сли получ енны й раствор прокипятить, то образ уетсяосновнаясоль, вы падаю щаяввиде красно-бурого осадка. Fe(CH3COO)3 + H2O → Fe(OH)2(CH3COO) + 2CH3COOH г) О браз ование нерастворим ы х кальциевы х и свинцовы х солей ж ирны х кислот: В две пробирки пом ещаю т по ∼0,5 м л раствора м ы ла, в одну
19
добавляю т раствор соли свинца, в другую – раствор соли кальция. Н аблю даетсявы падение осадков. 2RCOONa + CaSO4 → (RCOO)2Ca ↓ + Na2SO4 RCOONa + (CH3COO)2Pb → (RCOO)2Pb ↓ + 2CH3COONa 2.2. О бразован иес лож н ых эф иров. П олуч ение этилацетата: В пробирку пом ещаю т ∼0,5 м л этилового спирта и столько ж е уксусной кислоты . Д обавляю т ∼5-7 кап. H2SO4 (конц.) и осторож но нагреваю т см есьдо кипения, ч ерез несколько секунд появляетсяхарактерны й приятны й з апах этилацетата: O CH3COOH + C2H5OH
H2SO4, to
CH3 C
+ H2O
O C2H5 этилацетат
Б. Д вухос н овн ыекарбон овыекис лот ы. а) О ткры тие щавелевой кислоты в виде кальциевой соли: В пробирку пом ещаю т 1-2 лопаточ ки ш авелевой кислоты и прибавляю т воды до полного растворения. Затем добавляю т раствор CaCl2. В ы падает белы й осадок оксалатакальция. HOOC – COOH + CaCl2 → Ca(COO)2 + 2HCl оксалат кальция Д елят содерж им ое пробирки (сосадком ) на две ч асти. К одной добавляю т несколько капель10%-ного раствора HCl, к другой – уксусную кислоту. П ри добавлении соляной кислоты осадок растворяется, ауксусной – нет. Ca(COO)2 + 2HCl → HOOC – COOH + CaCl2 б) О кисление щавелевой кислоты : В пробирку, снабж енную газ оотводной трубкой, пом ещаю т 1-2 лопаточ ки ш авелевой кислоты , добавляю т несколько капельH2SO4 и ∼0,5 м л 2%-ного раствора KМ nO4. В другую пробирку наливаю т ∼0,5 м л из вестковой воды . О сторож но нагреваю т пробирку скислотой. П роисходит обесцвеч ивание раствора и пом утнение из вестковой воды . HOOC
COOH
Ba(OH)2 + CO 2
KMnO4 H2SO4
CO2 BaCO3
+ HCOOH + H2O
to
CO2 + CO + H 2O
20
В. А ром ат ич ес киекис лот ы, гидрокс икис лот ы и их п роизводн ые. 1. К ач ес т вен н аяреакц иян абен зой н ую кис лот уи еес оли. В пробирку вносят лопаточ ку бенз ойной кислоты , добавляю т ∼0,5 м л 10%-ного раствора NaOH и встряхиваю т пробирку. П ри этом происходит образ ование бенз оатанатрия. C6H5COOH + NaOH → C6H5COONa + H2O бенз оат натрия Затем приливаю т несколько капель1%-ного раствора FeCl3. О браз уетсяосадок основного бенз оата ж елез а(III): C6H5COONa + FeCl3 → FeOH(C6H5COO)2 + 3NaCl основной бенз оат ж елез а(III) 2. О бразован иеф т алевогоан гидрида. а) Н ебольш ое колич ество (0,1-0,2 г) сухой ф талевой кислоты нагреваю т в сухой пробирке плам енем горелки, держ а пробирку гориз онтально. К ислота, нач ав плавиться, воз гоняется. Н аблю даю т появление продукта воз гонки нахолодны х стенках пробирки. O
O
C OH OH C ф талевая кислота
C
t
O
-H 2 O
C ф талевы й ангидрид
O
O
б) П риливаю т в ту ж е пробирку 1-2 м л бенз ола. В другую пробирку с бенз олом пом ещаю т нем ного ф талевой кислоты . О тм еч аю т раз лич ие растворим ости ф талевой кислоты и ее ангидридавбенз оле. 3. Д оказат ельс т вон алич иягидрокс ильн ой груп п ы в с алиц иловой кис лот е.
C
O O
O
C
C
O H
O OH OH
+ FeCl3
O O
3HCl +
Fe
O
C
H
O
21
В две пробирки пом ещаю т по несколько кристалликов салициловой кислоты и ацетилсалициловой кислоты . В каж дую добавляю т нем ного воды (∼0,5-1 м л) и 2-3 капли FeCl3. Н аблю даю т из м енение окраски: 4. П олуч ен иет арт рат а и гидрот арт рат акалия. В пробирку пом ещаю т ∼0,5 м л винной кислоты (15%-ны й раствор), добавляю т 5%-ны й раствор К О Н до образ ование белого осадка кислой калиевой соли винной кислоты . Е сли осадок не вы падает нуж но охладить пробирку. Затем добавляю т еще несколько капель5%-ного раствора гидHO CH
COOH
HO CH
COOH
HO CH
KOH
COOK
KOH
HO CH
COOK
HO CH COOK тартрат калия
HO CH COOH гидротартрат калия
роксида калия. О садок хорош о растворяется, так как образ уетсяхорош о растворим аяв воде средняякалиеваясольвинной кислоты (тартрат калия). 5. Р азлож ен иелим он н ой кис лот ы. В сухую пробирку, снабж енную газ оотводной трубкой, пом ещаю т 2-3 лопаточ ки лим онной кислоты и ∼0,5 м л H2SO4 конц и осторож но нагреваю т пробирку в плам ени горелки, при этом м асса нач инает пениться. Затем подносят конец газ оотводной трубки к плам ени горелки: вы деляю щийся газ горит голубы м плам енем . Н е прекращаянагревания, опускаю т конец газ оотводной трубки в пробирку сиз вестковой водой и наблю даю т пом утнение. CH2COOH HO C
to
COOH
CH2COOH
(H2SO4)
CO(CH2COOH)2
to
CO2 + Ca(OH)2
CH2COOH C O
+ CO + H2O
CH2COOH ацетондикарбоновая кислота (CH3)2CO + 2CO2 CaCO3
+ H2O
6. О бразован иегидрокс ам овой кис лот ы.
.
[NH2OH] HCl + NaOH
NH2OH + NaCl + H2O
O H3C C
O + NH2OH
OC2H5
H3C C
+ C2H5OH
NHOH гидроксам овая кислота
22
В пробирку пом ещаю т 3-5 капельэтилацетата, 0,5 м л раствора солянокислого гидроксилам ина, 1-2 м л спирта и 3-5 капельконцентрированного раствора щелоч и. В другой пробирке см еш иваю т те ж е колич ества переч исленны х веществ кром е этилацетата. О бе пробирки нагреваю т до нач ала кипениясм есей, з атем охлаж даю т и добавляю т в каж дую пробирку снач ала раз бавленную соляную кислоту до кислой среды по индикатору, з атем 1-2 капли раствораFeCl3. О тм еч аю т раз лич ие окраски. O
O 3 H3C C
+ FeCl3
( H3C C
)3Fe + HCl
NHO ком плекснаясоль
NHOH
Г. Н еп редельн ыекарбон овыекис лот ы и их п роизводн ые. 1. Взаим одей с т виеолеин овой кис лот ы с бром н ой водой . В пробирку наливаю т 1 м л бром ной воды и 1 м л олеиновой кислоты , встряхиваю т и наблю даю т обесцвеч ивание бром ной воды . CH3 (CH2)7 CH CH
(CH2)7 COOH + Br2
CH3 (CH2)7 CH CH
(CH2)7 COOH
Br Br дибром стеариновая кислота
2. О п ределен иен еп редельн ос т и рас т ит ельн ого м ас ла. В пробирку вносят 0,5 м л растительного м асла и 1-2 м л насы щенной бром ной воды , встряхиваю т и наблю даю т бы строе обесцвеч ивание вследствие присоединениябром ак остаткам непредельны х ж ирны х кислот. CH2 O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 2Br CH2 O CO (CH2)7 CHBr CHBr (CH2)7 CH3 2 CH O CO (CH2)7 CHBr CHBr (CH2)7 CH3 CH O CO (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 CH2 O CO (CH2)14 CH3
CH2 O CO (CH2)14 CH3
VIII. А зот с одерж ащ иес оедин ен ия. А . С вой с т ва ам ин ов. 1. Взаим одей с т виеан илин а с м ин еральн ым и кис лот ам и. В две пробирки наливаю т по 1 м л раствора анилина. В одну добавляю т несколько капель10 %-ного раствораHCl, вдругую 10 %-ную H2SO4. В
23
первой раствор становитсяпроз рач ны м вследствие растворенияобраз ую щегосягидрохлорида анилина, во второй вы падает белы й осадок труднорастворим ой соли – гидросульф атаанилина. C6H5NH2 + HCl → [C6H5NH3]Cl гидрохлорид анилина C6H5NH2 + H2SO4 → [C6H5NH3]2SO4 гидросульф ат анилина 2. О бразован иеп икрат ов. К 1 м л раствора анилина прибавляю т 1 м л насы щенного раствора пикриновой кислоты , доводят до кипения. П ри охлаж дении вы падаю т окраш енны е кристаллы . NO 2
O2N H
OH NO 2
O 2N
NH2
N
C2 H5 OH
+
H O H
NO 2
NO 2
3. Бром ирован иеан илин а. В пробирку пом ещаю т 1 м л анилина и 1 м л воды , энергич но встряхиваю т пробирку дляполуч енияэм ульсии и добавляю т 1 м л бром ной воды . П ри этом происходит обесцвеч ивание бром ной воды и появляетсяосадок. NH2
NH2 Br + 3Br2
Br + 3HBr2
Br 2,4,6-трибром анилин
4. О кис лен иеан илин а. В пробирку наливаю т 1 м л воды и 2-3 капли анилина, тщательно перем еш иваю т, добавляю т 0,5 г бихром ата калияи 0,5 м л раз бавленной серной кислоты . Ж идкостьокраш иваетсявинтенсивны й цвет, переходящий в ч ерны й. К онеч ны м продуктом окисления является краситель слож ного строения– “ ч ерны й анилин”. Б. С вой с т ва ам идов. 1. С вой с т ва м оч евин ы.
24
а) Д оказ ательство строениям оч евины : К 1 м л раствора м оч евины добавляю т 2 м л проз рач ной баритовой воды и см есьнагреваю т. Н аблю даетсяобраз ование двух продуктов реакции: газ а, обнаруж иваем ого по з апаху и посинению лакм усовой бум аж ки, и нерастворим ого осадка. NH2 C
NH2 + 2H2O
HO -2NH3
O CO2 + Ba(OH)2
C
OH
CO2 -2H2O
O
BaCO3
+ H2O
б) О браз ование солей м оч евины скислотам и: 1) О браз ование оксалата: В пробирке растворяю т 0,2 г щавелевой кислоты в 1 м л воды и добавляю т 1 м л м оч евины . Ч ерез несколько секунд вы падает осадок. O
O
HO
O
+ NH2 C NH3 OOC COOH
C C
H2 N C NH2 +
OH
O
2) О браз ование нитрата: К 1 м л раствора м оч евины осторож но добавляю т 1 м л концентрированной аз отной кислоты , встряхиваю т пробирку и охлаж даю т. П ри этом образ уетсянерастворим ы й осадок. + NH2 C NH3 NO3
H2N C NH2 + HNO3
O
O
в) Раз лож ение м оч евины аз отистой кислотой: К 1 м л раствора м оч евины добавляю т 5-7 капель10 %-ного раствора нитрита натрияи 3-5 капельH2SO4 (раз б.). В ы деляю тсяпуз ы рьки аз отаи углекислого газ а. H2SO4 + NaNO2
HNO2 + NaHSO4
NH2 C NH2 + 2HNO2
CO2
+ N2
+ 3H2O
O
г) О браз ование биурета из м оч евины : П ом ещаю т 1-2 лопаточ ки м оч евины в сухую пробирку и осторож но нагреваю т. М оч евина снач ала плавится, з атем вы деляетсягаз , которы й м ож но уз натьпо з апахуи посинению лакм усовой бум аж ки, з атем см есьтвердеет. П робирку охлаж даю т, добавляю т нем ного воды (1 м л), 10 %-ны й раствор NaOH и 2 %-ны й раствор CuSO4. П оявляетсяокраш ивание ком плексной м едной соли биурета (биуретоваяреакция), обусловленнаяприсутствием вбиурете пептидной связи. NH2 C NH2 + NH2 C NH2 O
O
to
NH2 C NH C NH2 + NH3 O
O биурет
25
NH2
NH2 O H HO C N O
C N
NH2
+ Cu + OH
C
NH2 C O
OH
O -2H2O
NH2 NH2 C
N
C NH2
O
H
O
NH2 C
N
OH
C
NH2
N
C
O Cu O
C
N
NH2 C
O
NH2 ком плексная м едная сольбиурета C NH2 O
2. С вой с т ваац ет ам ида. а) Гидролиз ацетам ида: 1) К 1 м л раствора ацетам ида добавляю т 1 м л 10 %-ного раствора щелоч и и кипятят. О тм еч аю т вы деление газ а по з апаху и посинению лакм усовой бум аж ки. O H3C C
NaOH + H2O
O H3C C
NH2
+ NH3 ONa
2) К 1 м л раствора ацетам ида добавляю т 1 м л раз бавленной серной кислоты и кипятят. П остепенно появляетсяхарактерны й з апах, которы й сравниваю т сз апахом из преды дущего опы та. O H3 C C
+ H2 O
H2 SO4
O H3 C C
+ + NH4 HSO4
OH
NH2
б) В з аим одействие ацетам ида с гидроксилам ином : К 1 м л раствора ацетам ида добавляю т 1 м л раствора соли гидроксилам ина. О тливаю т половину получ енной см еси в другую пробирку, кипятят 2-3 м ин., з атем охлаж даю т, после этого в обе пробирки добавляю т по несколько капельрастворахлорного ж елез а. Н аблю даю т из м енение окраски впробирках. O
O + NH2OH
H3C C NH2
H3C C
+ NH3 NHOH гидроксам оваякислота
В. С вой с т ва ам ин окис лот .
26
а) Д ействие ам инокислот на индикаторы : В две пробирки наливаю т по 0,5 м л м етилового оранж евого, м етилового красного. Д обавляю т по несколько капельв каж дую из пробирок водного раствора ам иноуксусной кислоты (глицина). О тм еч аю т реакцию среды . NH2CH2COOH ↔ N+H3CH2COOб) Д ействие ф орм альдегида на ам инокислоты : В пробиркуналиваю т 2 м л раствора ам иноуксусной кислоты и добавляю т по каплям подкраш енны й ф енолф талеином раз бавленны й раствор щелоч и до появлениянеисч ез аю щей слабой окраски. В другую пробирку пом ещаю т 2 м л раствора ф орм алина и такж е добавляю т по каплям раствор щелоч и до появленияслабой окраски. Затем см еш иваю т обе окраш енны е ж идкости из первой и второй пробирок. П ри этом происходит обесцвеч ивание см еси, то естьпоявление кислой реакции в рез ультате см еш ениящелоч ны х растворов. П ри дальнейш ем постепенном добавлении к этой см еси окраш енного раствора щелоч и окраскаф енолф талеинапродолж ает исч ез ать. NH2CH2COOH + NaOH → NH2CH2COONa + H2O H2C = O + NH2CH2COOH → H2C = NCH2COOH + H2O H2C = NCH2COOH + NaOH → H2C = NCH2COOH + H2O в) Д ействие аз отистой кислоты на ам инокислоты : В пробирку наливаю т 0,5-1 м л раствора ам иноуксусной кислоты и добавляю т 3-5 капель нитрита натрияи столько ж е соляной кислоты . П ри встряхивании вы деляю тсяпуз ы рьки газ а. NaNO2 + HCl → NaCl + HNO2 NH2 – CH2 – COOH + HNO2 → HOCH2 – COOH + N2 ↑ + H2O оксиуксуснаякислота г) П олуч ение ком плексной м едной соли ам иноуксусной кислоты : К 12 м л раствора ам иноуксусной кислоты добавляю т 0,5 г оксида м еди (II). См еськипятят. П оявляетсяхарактерное окраш ивание.
to
NH2 CH2 COOH + CuO
CH2 NH2 CO O
IX.
Cu
O CO NH2 CH2
Углеводы.
С вой с т ва м он о-, ди- и п олис ахаридов. 1. Р еакц ии окис лен ияс ахаров. а) Реакциясеребряного з еркала: К ам м иач ном у раствору оксида серебра, налитом у в тщательно вы м ы тую пробирку, добавляю т равны й объ ем 2%-ного раствора глю коз ы . См есьнагреваю т в теч ение нескольких м и-
27
нут на горяч ей водяной бане, на стенках пробирки осаж даетсям еталлич еское серебро ввиде з еркального слоя. C
C H
OH
HO H
H OH OH
H
O
H
O
H
Ag2O
H
OH
HO
H OH OH
H H
Ag + H 2O
+
CH 2OH
CH 2OH
г лю коновая кислота
б) В з аим одействие сахаров с гидроксидом м еди: В три пробирки наливаю т по 2-3 м л водны х 1%-ны х растворов глю коз ы , сахароз ы и крахм ала, вкаж дую пробиркуприбавляю т по 1 м л 10%-ного раствора гидроксида натрияи по 2-3 капли 5%-ного раствора м едного купороса. В пробирках с глю коз ой и сахароз ой образ овавш ийсяв нач але осадок гидроксида м еди при встряхивании растворяется. П ри этом раствор окраш иваетсяв интенсивно синий цвет вследствие образ ованияком плексны х сахаратов м еди. Н аблю даю тсяли какие-либо из м енениявпробирке скрахм алом ? CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4 CH2OH OH
H
H OH H
2 HO
OH
OH
H + Cu(OH)2
OH H
OH H
CH2OH
-H2O
H
CH2OH H HO H OH OH
H OH H HO
O H
OH
Cu O
Затем осторож но нагреваю т в плам ени горелки верхню ю ч астьж идкости до кипенияи наблю даю т з а окраской см еси. П ри налич ии свободного гликоз идного гидроксила (или свободной альдегидной группы ) глю коз а окисляется- синий цвет раствора при нагревании исч ез ает и появляется ж елты й или красны й осадок гидроксида м еди или оксидам еди (I). в) В з аим одействие сахаровсреактивом Ф елинга:
28 H H HO
C
O
HO COOK
OH H
H
OH
H
OH CH2OH
+ 2
HC O HC O
H Cu + 2H2O
COONa
HO
C
O COOK
OH H
H
OH
H
OH
HC OH + Cu2O +
HC OH COONa
CH2OH
В две пробирки пом ещаю т по 1 м л реактива Ф елинга и добавляю т в одну 1 м л раствора глю коз ы , а вдругую пробирку1 м л раствора сахароз ы . П ри нагревании в пробирке с глю коз ой исч ез ает синий цвет и появляется ж елты й осадок гидроксида м еди (I) или красны й осадок оксида м еди (I). Сахароз ане из м еняет окраски раствора. г) О кисление м оносахаридов бром ной водой: В одну пробирку пом ещаю т 1 м л раствора глю коз ы , в другую – 1 м л раствора ф руктоз ы . Затем в каж дую пробирку приливаю т по 6 м л бром ной воды и см еськипятят до полного обесцвеч ивания. О хладив оба получ енного раствора до ком натной тем пературы , добавляю т к каж дом у из них по несколько капельрастворахлорного ж елез а и сравниваю т появивш ую сяокраску. д) О кисление альдоз и кетоз йодом : О пы т проводят параллельно с растворам и глю коз ы и ф руктоз ы . К 3 м л каж дого раствора добавляю т одноврем енно по 0,5 м л раствора йода и з атем раз бавленную щелоч ьдо обесцвеч иваниясм еси. О тм еч аю т врем ядобавлениящелоч и и ставят обе пробирки в ш татив. Ч ерез 7-8 м инут приливаю т в обе пробирки по 0,5 м л раз бавленной серной кислоты и сравниваю т появивш ую сяокраску. 2. Ц вет н ые(кач ес т вен н ые) реакц ии с ахаров. а) О бщаяреакцияна углеводы (реакцияМ олиш а): В три пробирки наливаю т по 0,5-1 м л воды и вносят 3 раз ны х углевода: 1) несколько крупинок сахара; 2) – нем ного крахм ала; 3) – м аленький кусоч ек ф ильтровальной бум аги ( клетч атки ). Затем в каж дую пробирку добавляю т по две капли раствора α-наф тола. П осле этого, наклонив пробирку, осторож но пипеткой приливаю т по стенке пробирки по 1-1,5 м л концентрированной соляной кислоты . Т яж елы й слой кислоты долж ен опуститьсяна дно пробирки, поч ти не см еш иваясьсводны м слоем . Н а границе слоевбы стро образ уетсякрасивое ф иолетовое кольцо; при вз балты вании см есьраз огреваетсяи окраш иваетсяпо всем уобъ ем у. г) П роба Селиванова на кетоз ы : В пробирку пом ещаю т 2-3 м л ф руктоз ы (или м еда), 1 м л концентрированной соляной кислоты , прибавляю т несколько кристаллов рез орцина и нагреваю т. П оявляется виш невокрасное окраш ивание.
29 OH
OH
OH HOH2C
O
t HCl
CH2OH
O HOCH2
O
C
+ рез орцин
+ 3H2O
окраска
H
оксим етилф урф урол
в) К ач ественнаяреакцияна сахароз у: В пробирку берут 2-3 м л раствора сахара, приливаю т несколько капельводного раствора сульф ата кобальта(CoSO4) и из бы ток щелоч и. П оявляетсяф иолетовое окраш ивание. г) К ач ественная реакция на крахм ал: В пробирку наливаю т 1м л крахм ального клейстера и добавляю т несколько капельраствора иода. П оявляетсясинее окраш ивание. П ри подогревании синее окраш ивание исч ез ает, ч то указ ы вает на ф из ич еский процесс - адсорбцию иода коллоидны м и ч астицам и крахм ала, кром е того, образ уетсяком плексное соединение полисахаридасиодом . 3. Взаим одей с т виес ахаров с о щ елоч ам и. а) В з аим одействие глю коз ы и сахароз ы со щелоч ам и: В одну пробирку пом ещаю т 1-2 м л раствора глю коз ы , вдругую – такой ж е объ ем раствора сахароз ы . Затем в каж дую пробирку приливаю т по половины объ ем а концентрированного раствора щелоч и, нагреваю т см еси до кипенияи поддерж иваю т его в теч ение 2-3 м инут. О тм етив из м енение окраски растворов, охлаж даю т ж идкостьи подкисляю т раз бавленной серной кислотой. О тм еч аю т з апах и цвет получ ивш егосяраствора. б) В з аим одействие клетч атки со щелоч ам и: П ом ещаю т в ш татив две пробирки: одну з аполняю т поч ти полностью водой, другую – концентрированны м раствором щелоч и. И з ф ильтровальной бум аги вы рез аю т две одинаковы е полоски на 2-3 см длиннее вы соты пробирки и 1,5-2 см ш ириной. О дну погруж аю т в воду до дна пробирки, вторую – в раствор щелоч и на5-7 м инут. Бум аж ную полоску, вы нутую из щелоч и, снач ала пром ы ваю т водой, раз бавленной соляной кислотой, з атем снова водой. О бе полоски вы суш иваю т и сравниваю т их длину, плотностьи характер поверхности. 4. Р ас т ворен иеи гидролиз с ахарозы и клет ч ат ки. а) Гидролиз сахароз ы : В пробирку берут 4-6 м л 1%-ного раствора сахароз ы , несколько капель(2 м л) раз бавленной серной кислоты и кипятят 10-15 м ин. П осле охлаж дениякислоту нейтрализ ую т щелоч ью и проверяю т содерж им ое на вы ш еописанны е характерны е реакции: 1) серебряного з еркала, 2) вз аим одействие сф елинговы м раствором , 3) пробуСеливанова.
30 H2 O, C12 H22 O11 сахароз а
t°
H2 SO 4
C6 H12 O 6 + C6 H12 O 6 ф руктоз а
глю коз а
б) Растворение клетч атки в м едноам м иач ном растворе: В 3-4 м л проз рач ного м едноам м иач ного реактива пом ещаю т кусоч ки ф ильтровальной бум аги или ваты . В олокна клетч атки при встряхивании бы стро раз ъ единяю тсяи растворяю тсяпоч ти нацело, образ уягустую вязкую ж идкость. О коло 1 м л проз рач ного густого раствора клетч атки отливаю т в другую пробирку, добавляю т в нее 4-5 м л воды и вы ливаю т см есьв стаканч ик с 10-12 м л раз бавленной соляной кислоты . См есьсраз у поч ти полностью обесцвеч иваетсяи вы деляетсясвободнаяклетч атка ввиде белого студенистого осадка. С пробой кислого раствора проводят реакции на восстанавливаю щие сахара. в) Растворение и гидролиз клетч атки кислотам и: В пробирку с7-8 м л холодной 70 %-ной серной кислоты пом ещаю т кусок свернутой ж гутом ф ильтровальной бум аги. П ри встряхивании в теч ение1-2 м инут клетч атка растворяется. П оловину этого раствора вы ливаю т в пятикратны й объ ем воды ; при этом вы деляю тсяхлопьянерастворим ы х в воде продуктов ч астич ного гидролиз а клетч атки. Д ругую половину раствора нагреваю т несколько м инут в горяч ей воде до появлениясветло-корич невой окраски, после ч его охлаж даю т и такж е вы ливаю т в пятикратны й объ ем воды , в этом случ ае хлопьяуж е не вы падаю т. В отдельны е пробирки отливаю т по 1-2 м л получ енны х водны х растворов, нейтрализ ую т их щелоч ью и проводят пробы на присутствие восстанавливаю щих сахаров. X. Белки. 1. О брат им ыереакц ии ос аж ден ия. О тнош ение белков к кислотам и щелоч ам : К 2-3 м л раствора белка добавляю т по каплям при встряхивании концентрированную уксусную кислоту. Н аблю даетсявы падение белка в осадок в виде м ути или хлопьев. П ри дальнейш ем добавлении кислоты осадок белка снова растворяется. П олуч енны й кислы й раствор делят на две ч асти. О днуиз них нагреваю т до кипения. П ри введении в горяч ую кислую ж идкость1-2 капельраствора сульф ата ам м ония, белок сверты вается. К другой ч асти кислого раствора белка осторож но добавляю т по каплям при встряхивании раз бавленны й раствор щелоч и. П ри постепенной нейтрализ ации кислоты образ уетсяосадок белка, сноварастворяю щийсявиз бы тке щелоч и.
31
2. Н еобрат им ыереакц ии ос аж ден ия. а) О саж дение белков концентрированны м и м инеральны м и кислотам и: Н аливаю т воднупробирку1 м л концентрированной аз отной кислоты , а в другую – 1-2 м л концентрированной соляной кислоты . Н аклоняякаж дую пробирку, осторож но вливаю т внее по стенке 1-1,5 м л раствора белка так, ч тобы он не см еш ивалсясболее тяж елы м слоем кислоты , з атем ставят пробирку в ш татив. Н а границе раз дела двух ж идкостей сраз у или постепенно появляетсябелое кольцо осадка белка. П ри встряхивании колич ества осадка, вы павш его при действии аз отной кислоты , з ам етно увелич ивается, а осадок, вы павш ий при действии соляной кислоты , растворяетсявее из бы тке. Ж елатин вусловиях опы тане осаж даетсям инеральны м и кислотам и. б) О саж дение белков солям и тяж елы х м еталлов: П ом ещаю т в две пробирки по 1-1,5 м л исследуем ого раствора белка и добавляю т в одну из них раствор сульф ата м еди, а вдругую – раствор ацетата свинца. Реактивв обоих случ аях вводят м едленно, по каплям , при встряхивании. П ервонач ально образ уетсяхлопьевидны й осадок или раствор м утнеет вследствие вы делениям алорастворим ого соединениябелка с солью м еди (голубого цвета) или солью свинца (белого цвета). П ри дальнейш ем добавлении реактиваосадок сноварастворяется. 3. К ач ес т вен н ыереакц ии н а белки. а) Биуретовая реакция белков: К 1-2 м л раствора белка добавляю т равны й объ ем концентрированного раствора щелоч и и з атем каплю (не больш е) раствора сульф ата м еди. Ж идкость окраш ивается в яркоф иолетовы й цвет, даж е вокраш енной водной вы тяж ке из м яса. б) К сантопротеиноваяреакциябелков: К 1 м л раствора белка добавляю т 0,2-0,3 м л концентрированной аз отной кислоты ; появляетсябелы й осадок или раствор м утнеет. Затем нагреваю т см есьна горелке до кипения и кипятят ее 1-2 м инуты ; при этом раствор и осадок окраш иваю тсявяркож елты й цвет. П ри кипяч ении осадок м ож ет ч астич но или полностью растворитьсяврез ультате гидролиз а, но характернаяж елтаяокраска раствора сохраняется. О хладив см есь, осторож но, по каплям добавляю т к кислой ж идкости из бы ток (1-2 м л) концентрированного раствора щелоч и. В ы падает осадок кислотного альбум ината, образ ую щий сиз бы тком щелоч и ярко-оранж евы й раствор. в) О ткры тие серы вбелке: К 1 м л раствора белка добавляю т 10 капель 30 % раствора едкого натрияи осторож но кипятят около 1 м инуты , пробирку охлаж даю т. П ри добавлении з атем 2-3 капель5 %-ного раствора ацетата свинца появляетсякорич нево-ч ерное окраш ивание, указ ы ваю щее наналич ие вбелке цистина.
32
г) Д енатурациябелков ф енолом : К 1-2 м л яич ного белка или ж елатинадобавляю т раствор ф енолапо каплям и наблю даю т видим ы е из м енения. О Ф О РМ Л Е Н И Е П Р А К ТИ Ч Е С К И Х Р А БО Т. Н азван иеработ ы. N/N
И сходны е вещества
Ход работы
У равненияреакций
Н аблю дения
В ы воды
1. 2. 3. и т.д. Заклю ч ен иеп о работ е:
Л И ТЕ Р А ТУР А . О СН О В Н А Я 1. А ртем енко А .И . О рганич еская хим ия. // М .: В ы сш ая ш кола.- 2002. 559 с. 2. Гранберг И .И . О рганич ескаяхим ия. // М .: В ы сш аяш кола.- 1987.- 479 с. 3. Н екрасов В .В . Руководство к м алом у практикум у по органич еской хим ии. // М .: Хим ия.- 1975.- 328 с. Д О П О ЛН И Т Е ЛЬН А Я . 1. П отапов В .М ., Т атаринч ик С.Н . О рганич ескаяхим ия. // М .: Хим ия.1980.- 463 с. 2. Щ ербаньА .И . О рганич ескаяхим ия. // И з д. В ГУ .- 1998.- 360 с. 3. И ванов В .Г., Гева О .Н ., Гаверова Ю .Г. П рактикум по органич еской хим ии. // М .: А кадем ия.- 2000.- 288 с.
33
Составители: Ш м ы реваЖ аннеттаВ ладим ировна, доцент, канд. хим . наук; М оисееваЛю дм илаВ икторовна, доцент, канд. хим . наук; СоловьевА лександр Сергеевич , доцент, канд. хим . наук П оном ареваЛю дм ила Ф едоровна, ассист., канд. хим . наук; М едведеваСветланаМ ихайловна, ассист., канд. хим . наук; П етровВ ладиславВ яч еславович , ассистент. Редактор
Т ихом ироваО .А .
34