Органическая химия: Методические указания к малому практикуму

В О РО НЕ Ж СК И Й ГО СУ Д А РС ТВ Е ННЫ Й У НИ В Е РСИ Т Е Т Х и м и чески й факуль тет К афедраоргани ческой хи м и и

О РГ АН И Ч Е С К АЯ Х И М И Я М етоди чески е указани якм алом у практи кум у длястудентов 2 курсаби олого-почвенного факуль тета

СО С ТА В И ТЕ Л Ь :

доц ., к.х.н. Ш м ы реваЖ . В .

В оронеж 2002 г.

2

Настоящ и е указани ясоставлены длястудентов би олого-почвенного факуль тетаВ оронеж ского госуни верси тетапо органи ческом у практи кум у, которы й проводи тсявI сем естре второго курсапо 4 часаеж енедель но. П рограм м а практи кум а охваты вает лабораторны е работы , которы е необходи м о вы полни ть в течени е сем естра наряду с и зучени ем теорети ческого курса. О пи саны м етоди ки вы полнени яработ. Знани е основ органи ческой хи м и и проверяетсяна сем и нарах, по отдель ны м разделам проводятсяконтроль ны е работы . П еред вы полнени ем каж дой работы предусм атри вается сдача коллокви ум а. В конц е сем естрапосле сдачи теорети ческого курсаи практи кум астави тсязачет.

3

Т ем атический план вы полнения м алого практикум а по органической хим ии *

№

В и д заняти й

Ч ас

Т ем а

Ф орм а контроля

1.

В водное заняти е

4

Задачи практи кум а. Т ехни ка и нструкбезопасности таж

2.

Л абораторнаяработа

4

К ачественны й и коли чествен- отчет в ны й анали з органи чески х со- тетради еди нени й

3-4. Сем и нарски е заняти я

8

Т еори я строени я Бутлерова. коллокО сновны е поняти я. И зом ери я. ви ум Э лектронны е эффекты . Ном енклатура органи чески х вещ еств

5.

Т еорети ческое заняти е, лабораторны е работы

4

А лканы , ц и кланы

6.

Сем и нар, практи чески е работы

4

А лкены , ди ены

--//--

7.

Сем и нар, практи чески е работы

4

А лки ны

--//--

8.

Сем и нар, практи чески е работы

4

А ром ати чески е углеводороды

--//--

9.

К онтроль наяработа

4

А лканы , алкены , алки ны , арены Спи рты , м ногоатом ны е спи рты

--//--

коллокви ум , отчет в тетради

10. Сем и нар, практи ка

4

11. Сем и нар, практи ка

4

Ф енолы

--//--

12. Т еори я, практи ка

4

А ль деги ды , кетоны

--//--

--//--

4

13. Т еори я, практи ка

4

К арбоновы е ки слоты

--//--

14. Сем и нар, практи ка

4

А м и ны , ам и ноки слоты

--//--

15. Т еори я, практи ка

4

У глеводы

--//--

16. Сем и нар, практи ка

4

М оно-, ди -, поли сахари ды

--//--

17. Сем и нар, практи ка

4

Белки

--//--

18. Зачетное заняти е

4

О сновны е классы ски х соеди нени й

органи че-

зачет

* В озм ож но проведени е 1-2 заняти й по техни ке лабораторны х работ и вы полнени ю си нтеза.

О сновны е правила работы в лаборатории органической хим ии 1. В о врем яработы в лаборатори и соблюдайте чи стоту, ти ш и ну и порядок. Беспорядочность , поспеш ность и неряш ли вость часто при водят к повторени ю работы и даж е к несчастны м случаям с тяж елы м и последстви ям и . П оэтом у запрещ аетсяпосторонни м ли ц ам посещ ать студентов, работающ и х в лаборатори и , и отвлекать и х. 2. Не разреш аетсяработать в лаборатори и в отсутстви и лаборанта и ли преподавателя. К атегори чески запрещ аетсяработать одном у. 3. П ри ступайте к каж дой работе толь ко с разреш ени япреподавателяи после полного усвоени явсех ее операц и й. Запрещ аетсяпрои зводи ть каки е бы то ни бы ло работы , не связанны е непосредственнос вы полнени ем задани я. 4. П еред проведени ем каж дой операц и и тщ атель но осм отри те аппаратуру и посуду, убеди тесь в том , что установка и ли при бор собран прави ль но и что взяты е хи м и чески е вещ ествасоответствуют указанны м вработе. 5. В лаборатори и следует работать в халатах и з хлопчатобум аж ной ткани , застеги вающ и хсяспереди ; такой халат в случае восплам енени ям ож но легко с себясброси ть . 6. Рабочее м есто содерж и те в чи стоте и порядке, не загром ож дайте его посудой, бум агой. Запрещ аетсядерж ать налабораторны х столах портфели , сум ки и други е посторонни е предм еты . 7. Не пейте влаборатори и воду, не при ни м айте пи щ у, не кури те. 8. В о врем яработы не следует касать сярукам и ли ц а: м ноги е органи чески е вещ ества си ль но раздраж ают кож у, апри попадани и насли зи стую оболочку глаз вы зы вают си ль ное ж ж ени е и последующ ее воспалени е.

5

9. Нель зянагревать закупоренны м и ни каки е сосуды и ли аппараты , кром е спец и аль но предназначенны х длятакого нагревани я. П ри перегонках нель зянаглухо при соеди нять при ем ни к- это м ож ет вы звать взры в. 10. В о врем янагревани яж и дкостей и ли тверды х тел в проби рках (и ли колбах) не направляйте отверсти е сосуда на себяи ли на соседей, не загляды вайте в проби рки (колбы ) сверху, так как в случае возм ож ного вы броса нагретого вещ ествам ож ет прои зойти несчастны й случай. 11. Нагревани е проби рок и други х стеклянны х сосудовследует прои зводи ть очень осторож но и постепенно; перед нагревани ем на плам ени , песчаной бане проби ркаи ли сосуд долж ны бы ть вы терты снаруж и насухо. 12. К атегори чески запрещ аетсяпробовать каки е-ли бо вещ естванавкус. О пределять запах соеди нени ям ож но, осторож но направляяк себе его пары легки м дви ж ени ем руки . 13. Не вы ли вайте вракови ны остатки ки слот, щ елочей, раствори телей, см ол, си ль но пахнущ и х ж и дкостей. Сли вайте указанны е вещ ества в предназначенны е дляни х спец и аль ны е склянки , находящ и есяввы тяж ны х ш кафах. 14. Не бросайте вракови ны бум агу, песок, вату, би тое стекло и други е тверды е вещ ества. 15. Склянки с вещ ествам и и ли растворам и нель зяподни м ать и ли переноси ть , держ азагорлы ш ко. Боль ш и е склянки берут загорлы ш ко, поддерж и ваядругой рукой дно склянки . 16. К атегори чески запрещ аетсяоставлять действующ ую установку безпри см отра. 17. П ри всех работах с м еталли чески м натри ем , конц ентри рованны м раствором ам м и ака, едки м и щ елочам и , ки слотам и , взры вчаты м и вещ ествам и надевайте на глаза защ и тны е очки со стеклам и “три плекс”. П ом ни те, что длярогови ц ы глазособенно опасны щ елочь и ам м и ак. 18. П ри работе с м еталли чески м натри ем соблюдайте особую осторож ность . Ни вкоем случае не допускайте сопри косновени яего с водой, так как м ож ет прои зойти си ль ны й взры в, пож ар и несчастны й случай. Нель зябрать натри й рукам и , атоль ко пи нц етом и ли щ и пц ам и . В се работы с натри ем следует проводи ть толь ко надевзащ и тны е очки . 19. Д и эти ловы й эфи р, ац етон, петролейны й эфи р и други е горючи е и легковосплам еняющ и есяж и дкости нель зянагревать на плам ени , на сетке, держ ать вбли зи откры того плам ени . Э ти вещ ества нагревают и отгоняют на электри ческой, водяной и ли воздуш ной бане соскры ты м и нагреватель ны м и элем ентам и . 20. П ри возни кновени и пож ара нем едленно вы ключи те гази электропри боры , убери те все горючи е вещ ества подаль ш е от огня, засы пь те песком и ли покройте войлочны м , ш ерстяны м и ли асбестовы м одеялом очаг пож ара. Боль ш ое плам ятуш ат с пом ощ ь ю углеки слотны х огнетуш и телей. 21. Е сли загори тсяодеж да, пострадавш его следует обли ть водой и ли нем едленно повали ть напол и накры ть войлочны м и ли ш ерстяны м одеялом , которое не

6

сни м ают до тех пор, пока не погаснет плам я. М ож но потуш и ть плам я, перекаты ваясь по полу. 22. О си ль ном пож аре следует тот час ж е сообщ и ть деж урном у (пож арной охране). 23. П ри терм и чески х ож огах нем едленно делайте дли тель ную при м очку обож ж енного м еста 0,5%-ны м раствором перм анганата кали я и ли эти ловы м спи ртом , затем нанеси те напораж енны й участокм азь от ож огов. 24. П ри ож огах ки слотам и пораж енное м есто пром ойте 10-15 м и н. проточной водой, а затем 3%-ны м раствором ги дрокарбоната натри я(NaHCO3). Е сли пораж ены глаза, то после дли тель ной обработки водой пром ойте 2-3%-ны м раствором ги дрокарбонатанатри яи направь те пострадавш его кврачу. 25. П ри ож огах едки м и щ елочам и хорош о пром ойте обож ж енное м есто проточной водой, затем 1%-ны м раствором уксусной ки слоты . П ри попадани и растворовщ елочей вглазаи х сразу ж е оби ль но пром ы вают водой, азатем 0,5%-ны м раствором борной ки слоты ; далее необходи м о нем едленнообрати ть сякврачу. 26. П ри ож огах кож и бы стро см ойте его боль ш и м коли чеством спи рта и см аж ь те пораж енное м есто м азь ю от ож огов. 27. Е сли на кож у попадает разъ едающ ее органи ческое вещ ество, то пром ы вани е водой в боль ш и нстве случаев бесполезно. Нуж но пром ы вать подходящ и м раствори телем (спи ртом , эфи ром ). П ри м енять раствори тель надо по возм ож ности бы стро и в боль ш ом коли честве. О ргани чески е раствори тели облегчают прони кновени е вредны х вещ еств черезкож у, апотом у надо и збегать образовани янакож е конц ентри рованны х растворов. 28. П ри раздраж ени и ды хатель ны х путей парам и бром аследует вды хать пары эти лового спи рта, затем вы йти насвеж и й воздух. 29. П ри порезах стеклом удали те и зраны ви ди м ы е осколки стекла, обработайте рану 3%-ны м спи ртовы м раствором йодаи налож и те повязку. П ри си ль ном непрекращ ающ ем сякровотечени и , особенно в случае повреж дени яартери и , реком ендуетсяналож и ть ж гут вы ш е раны , после чего пострадавш его следует направи ть кврачу.

К АЧ Е С Т ВЕ Н Н ЫЙ ЭЛ Е М Е Н Т Н ЫЙ АН АЛ И З О РГ АН И Ч Е С К И Х ВЕ Щ Е С Т В К ачественны й элем ентны й анали з являетсяодни м и з способов и денти фи кац и и органи чески х вещ еств. Задачей его служ и т определени е элем ентов, образующ и х данное соеди нени е. Э то: углерод, водород, ки слород, азот, сера, галогены . Т ак как атом ы в органи ческой м олекуле связаны ковалентны м и связям и , необходи м о разруш и ть м олекулу с образовани ем и онны х соеди нени й и ли просты х вещ еств, которы е легко обнаруж и ть и звестны м и анали ти чески м и реакц и ям и . Д ля

7

этого органи ческое вещ ество оки сляют и ли сплавляют его с м еталли чески м натри ем . 1. О ткры тие углерода и водорода в органическом вещ естве С м еш и вают на часовом стекле равны е объ ем ы и сследуем ого органи ческого вещ ества (напри м ер, глюкозы ) и порош ка оки си м еди . См есь пересы пают в сухую проби рку, которую закры вают пробкой с газоотводной трубой. П роби рку закрепляют в лапке ш тати ва почти гори зонталь но и конец газоотводной трубы вводят в другую проби рку, содерж ащ ую несколь ко м и лли ли тров прозрачной и звестковой и ли бари товой воды так, чтобы трубка бы ла слегка погруж ена в ж и дкость . См есь нагревают сначалаосторож но, затем си ль нее. Наблюдают образовани е воды по появлени ю капель на холодны х стенках проби рки и образовани е углеки слого газа по появлени ю осадка углеки слого каль ц и я(и ли бари я). У равнени яреакц и й: CuO/t° C6H12O6 CO2 + Ca(OH)2

H2O + CO2 CaCO3 + H2O

2. О ткры тие азота, серы и галогена Неболь ш ое коли чество и сследуем ого вещ ества пом ещ ают в сухую проби рку и кладут туда ж е кусочек м еталли ческого натри я. П роби рку нагревают до плавлени янатри я(после чего наблюдаетсявспы ш ка), а затем - до красного калени я. Горячую проби рку бы стро опускают в ступку с ди сти лли рованной водой так, чтобы проби ркарастрескалась (осторож но, даль ш е от ли ц а!). Ч ерны е кусочки сплава даль ш е разм ель чают пести ком , перели вают содерж и м ое ступки в проби рку и нагревают до ки пени я. Затем отфи ль тровы вают. Ф и ль трат и споль зуют дляпроб насеру, азот и галогены . Ж и дкость долж набы ть бесц ветной; ж елтаяи ли кори чневаяее окраска указы вает на неполное разруш ени е и сходного вещ ества. В этом случае опы т повторяют с новой порц и ей вещ ества. О ткры тие серы А. К I м л растворани тратасви нц апри ли вают раствор едкого натрапо каплям до растворени япервоначаль но образующ егосяосадкаи затем добавляют несколь кокапель щ елочной ж и дкости , полученной как, указано вы ш е. П оявлени е тем но-кори чневой окраски и ли образовани е черного осадка суль фи дасви нц ауказы вает, что и сследуем ое вещ ествосодерж ало серу. Pb(NO 3)2 + 4NaOH Na 2S + N a 2PbO 2 + H 2O

2NaNO 3 + N a 2PbO 2 + 2H 2O PbS + 4NaOH

8

Б . К I м л щ елочной ж и дкости добавляют 1-2 капли раствора ни тропрусси да натри я. В при сутстви и серы см есь при обретает ярко-фи олетовую окраску. N a 2[ F e(CN )5N O ] + N a 2S

N a 3[ F e(CN )5ON SN a ]

О ткры тие азота. К несколь ки м м и лли ли трам щ елочной ж и дкости добавляют кри сталли к ж елезного купороса, ки пятят см есь 1-2 м и н., охлаж дают, дают постоять 3-5 м и н. и подки сляют разбавленной соляной ки слотой. О бразовани е си него осадка берли нской лазури указы вает, что и сходное вещ ество содерж ало азот. Е сли азота м ало, то раствор после подки слени яокраш и ваетсяв зелены й ц вет. 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

О ткры тие галогена А. Несколь ко м и лли ли тров щ елочной ж и дкости подки сляют конц ентри рованной азотной ки слотой и ки пятят (в вы тяж ном ш кафу!) несколь ко м и нут дляудалени ясероводорода и си ни ль ной ки слоты , которы е м еш ают последующ ей реакц и и . К осты вш ей ж и дкости добавляют несколь ко капель растворани тратасеребра. О бразовани е хлопь еви дного осадкагалогени дасеребрауказы вает напри сутстви е галогена. NaHal + AgNO3

AgHal + NaNO3

Б . П робаБейль ш тейнанагалогены . М едную проволочку прокали вают в бесц ветном плам ени горелки до прекращ ени яокраш и вани яплам ени . Д ав почерневш ей проволочке осты ть , погруж ают ее в органи ческое вещ ество и снова вводят проволочку в плам я. В при сутстви и галогеновплам яокраш и ваетсявзелены й ц вет. О краска плам ени объ ясняетсяобразовани ем летучи х при вы сокой тем пературе галогени довм еди . С ледует пом ни ть , что некоторы е ц ветны е вещ ества(прои зводны е пи ри ди на, м очеви ны и други е), не содерж ащ и е галогена, дают полож и тель ную пробу Бейль ш тейна, по-ви ди м ом у, в резуль тате образовани яц и ани стой м еди . П оэтом у необходи м о подтверди ть нали чи е галогена вы ш еопи санной реакц и ей с ни тратом серебра.

9

П О Л У Ч Е Н И Е И С ВО ЙС Т ВА О С Н О ВН ЫХ К Л АС С О В О РГ АН И Ч Е С К И Х С О Е Д И Н Е Н И Й I. П редельны е углеводороды (алканы ) 1. О бразовани е и свойствам етана В сухую проби рку пом ещ ают несколь ко грам м овтщ атель но растертой вступе см еси ац етатанатри яи натронной и звести . У крепляют проби рку гори зонталь но, и , при соеди ни в газоотводную трубу, нагревают см есь в проби рке плам енем горелки сначала осторож но, а затем си ль но. О пускаягазоотводную трубу в отдель ны е проби рки с бром ной водой и перм анганатом кали я, устанавли вают, и зм еняетсяли окраска эти х реакти вов при пропускани и пузы рь ков м етана, т. е. прои сходи т ли бром и ровани е м етанаи ли егооки слени е. Реакц и яобразовани ям етана и з ац етата натри яи натронной и звести (см еси NaOH и Ca(OH)2) и дет по схем е: O CH3 - C

+ NaOH

CH4 + Na2 CO 3

ONa

II. Этиленовы е углеводороды (олеф ины ) 2. О бразовани е и свойстваэти лена П ом ещ ают в проби рку I м л спи рта и осторож но, при взбалты вани и , при ли вают 4 м л конц ентри рованной серной ки слоты . В разогревш уюсясм есь бросают ки пяти ль ны й кам еш ек, при соеди няют газоотводную трубку и осторож но нагревают проби рку до начала равном ерного вы делени ягаза. Реакц и оннаясм есь при этом чернеет. О пускаягазоотводную трубку в проби рки с бром ной водой и перм анганатом кали я, устанавли вают, прои сходи т ли бром и ровани е и оки слени е эти лена. П олучени е: CH 3CH 2OH + HOSO 2OH CH 3CH 2OSO 2OH

CH 3CH 2OSO 2OH + H 2O CH 2 = CH 2 + H OSO 2OH

С войстваэти лена. П ри соеди нени е бром а: CH 2 = CH 2 + Br 2

BrCH 2 - CH 2Br 1,2-ди бром этан

О ки слени е К MnO4(р-р) - реакц и яВ агнера:

10 3CH 2 - CH 2 + 2M nO 2 + 2KOH

3CH 2 = CH 2 + 2K M nO 4 + 4H 2O

OH

OH

эти ленгли коль

Горени е: 2CO 2 + 2H 2O + Q

CH 2 = CH 2 + 3O 2

III. Ацетиленовы е углеводороды (алкины ) 3. О бразовани е и свойстваац ети лена На дно сухой проби рки пом ещ ают м алень ки й кусочек карби да каль ц и я. О сторож но при ли вают воду, закры вают газоотводной трубкой и пропускают газчерезпроби рки : 1) с бром ной водой; 2) с раствором перм анганатакали я; 3) с ам м и ачны м раствором ги дрооки си серебра; 4) с ам м и ачны м раствором окси да м еди (I). О тм ечают прои сходящ и е и зм енени я. Д ляи спы тани явзры вчаты х свойств ац ети лени довсеребраи м еди и х отфи ль тровы вают, суш ат и осторож но нагревают на асбестовой сетке. Д лянаблюдени ягорени яац ети лена его осторож но подж и гают у конц агазоотводной трубки . А ц ети лен сгорает светящ и м сяплам енем . П олучени е ац ети лена:

Ca

CH

H OH

C

+ Ca(OH )2

+ H OH

C

CH

С войстваац ети лена: 1) при соеди нени е бром а CH

BrCH = CHBr

CH + Br 2

+ Br 2

Br 2CH - CH Br 2 1,1,2,2-тетрабром этан

1,2-ди бром этен

2) оки слени е К MnO4(р-р) CH

CH

KM nO 4 p-p

HCOOH + CO 2

3) зам ещ ени е атом овводороданаА g CH

CH + 2[ Ag(N H 3)2 ]OH

AgC

CAg + 4NH 3 + 2H 2O

ац ети лени д серебра

4) зам ещ ени е атом овводородавCH≡CH наCu

11 CH

CH + 2[ С u(N H 3)2 ]OH

CuC

CCu + 4NH 3 + 2H 2O

ац ети лени д м еди

5) горени е ац ети лена CH

CH + 2,5O2

2CO 2 + H 2O

IV. Аром атические углеводороды (арены ) 4. О бразовани е и свойствабензолаи его гом ологов А. В проби рку с газоотводной трубкой пом ещ ают см есь ∼ 2 г бензоата натри яи ∼ 4 г натронной и звести . П роби рку осторож но нагревают. К онец газоотводной трубки пом ещ ают впроби рку с водой, где вверхнем слое образуетсябензол, и м еющ и й характерны й запах. COONa + NaOH

+ N a 2CO 3

Б . Ни тровани е толуола: В проби рке готовят ни трующ ую см есь и з 2 м л азотной ки слоты и 2,5 м л серной ки слоты . К охлаж денной см еси в несколь ко при ем ов при встряхи вани и вносят 1 м л толуола. П осле нагревани я(∼ 10 м и н) на водяной бане, азатем охлаж дени явли вают впроби рку воды . О бразующ и есяни тротолуолы оседают надно. О тм еть те характерны й м и ндаль ны й запах. 2H 2SO 4 + H N O 3 CH 3

+ N O 2+ + 2H SO 4 + H 3O

CH 3

CH 3

N O2

+ NO 2+

+ N O2 о - ни тротолуол

р - ни тротолуол

В. В заи м одействи е с бром ом : В одну проби рку пом ещ ают 4 м л бензола, в другую - 4 м л толуола, затем вкаж дую добавляют по 1 м л растворабром авCCl4. Содерж и м ое каж дой проби рки делят на две части , в одну и зкоторы х вносят ж елезны е опи лки . О тм ечают отсутстви е при знаковреакц и й при ком натной тем пературе. П ри осторож ном нагревани и наблюдают вы делени е HBr (покраснени е влаж ной лакм усовой бум аж ки ) во всех проби рках кром е содерж ащ ей бензол с бром ом безкатали затора. Такж е отм ечают разны й запах вещ еств, образовавш и хсяпри бром и ровани и толуолавразли чны х услови ях.

12 уси лени е окраш и вани явследстви е ком плексообразовани я

+ Br2 t

Br

Fe

+

HBr

CH3

CH3

CH3 Br

Fe + 2Br2

+ HBr

+ t hν

о- бром толуол

Br

р - бром толуол

CH2Br

t°

+ HBr бензи лбром и д

Г . О ки сляем ость аром ати чески х углеводородов: П ом ещ ают вдве проби рки по 1 м л раствора перм анганата кали яи по 1 м л разбавленной серной ки слоты и затем добавляют в одну проби рку несколь ко капель бензола, а в другую несколь ко капель толуола. С и ль но встряхи вают обе проби рки в течени е несколь ки х м и нут. О днаи зсм есей в эти х услови ях бы стро м еняет окраску, что особенно зам етно на поверхности разделам еж ду углеводородом и водны м слоем . KMnO4

COOH

CH3 KMnO4 H2SO4

бензойная ки слота

V. С пирты , м ногоатом ны е спирты , ф енолы 1. О бразовани е и ги дроли залкоголята В проби рку с безводны м спи ртом осторож но погруж ают кусочек чи стого (свеж еотрезанного, очи щ енного от корочек и отж атого от кероси на) м еталли ческого натри яразм ером с горош и ну. Д ляпредотвращ ени яразогревани ясм еси и

13

вы ки пани яспи рта охлаж дают проби рку холодной водой. Ж и дкость постепенно густеет, натри й покры ваетсяслоем твердого алкоголята и реакц и язам едляется настоль ко, что дляее ускорени ятребуетсяслегка нагревать проби рку. Е сли натри й все ж е полность ю не раствори тся, то его удаляют с пом ощ ь ю и зогнутой проволочки и пом ещ ают вбанку дляостатковнатри я. П олученны й конц ентри рованны й раствор алкоголятапри охлаж дени и закри сталли зовы вается. Д обавляют в проби рку 5 м л воды и определяют реакц и ю полученного растворапофенолфталеи ну. . 2C2 H5 OH + 2Na

2C 2 H5 ONa + H2 эти лат натри я

C2 H5 ONa +

C2 H5 OH +

H2 O

NaOH

2. О бразовани е ди эти ловогоэфи ра С м еш и вают в проби рке 1 м л эти лового спи рта и 1 м л конц ентри рованной серной ки слоты . С и ль но разогревш уюсясм есь нагревают до ки пени я, при этом не обнаруж и ваетсяни образовани ягорючи х паров, ни появлени язапахаэфи ра. У дали внагретую проби рку от горелки , очень осторож но при ли вают ксм еси ещ е 5-10 капель спи рта, при этом сразу ж е появляетсязапах эфи ра. C 2H 5OH + HOSO 2OH

C 2H 5OSO 2OH + H 2O

C 2H 5OSO 2OH + C H OH 2 5

t°

C 2H 5OC 2H 5 + H 2SO 4

3. О ки слени е и зоам и лового спи рта В см есь 6 капель конц ентри рованной серной ки слоты и 3 капель и зоам и лового спи ртавносят 0,5 г би хром атакали я. См есь встряхи вают и добавляют 0,5 м л воды . П ри нагревани и и зм еняетсяокраска см еси и одноврем енно ощ ущ аетсясладковаты й запах и зовалери анового аль деги да; при продолж ени и нагревани япоявляетсянепри ятны й запах и зовалери ановой ки слоты . CH3CH - CH2CH2OH CH3 и зоам и ловы й спи рт

K2Cr2O7 H2SO4

CH3 - CH - CH2C CH3

O K Cr O 2 2 7 H

и зовалери ановы й аль деги д

H2SO4

O CH3 - CH - CH2C CH3

OH

и зовалери ановаяки слота

4. К ом плексообразовани е м ногоатом ны х спи ртов В 4-х проби рках получают ги дрооки сь м еди , длячего в разбавленны й раствор суль фата м еди вводят раствор щ елочи . Затем в проби рки добавляют по 3-5 капель ж и дкого спи рта: гли ц ери на, эти ленгли коляи эти лового спи рта, в 4-тую

14

проби рку добавляют 0,1 г твердого м анни та. П роби рки встряхи вают и отм ечают появлени е внекоторы х и зни х характерной окраски ж и дкости . Затем добавляют к эти м растворам и збы ток разбавленной соляной ки слоты и снова наблюдают и зм енени е окраски . H HO - CH 2 CH 2OH + Cu(OH )2 + CH 2OH H O - CH 2

CH 2 - O CH 2 - O

эти ленгли коль

Cu

O - CH 2 O - CH 2

+ H 2O

H

5. О бразовани е и разлож ени е фенолятов К 0,5 г и сследуем ого фенола(фенолаи ли нафтола) добавляют разбавленны й раствор щ елочи до полного растворени я. И з полученны х OH

ONa + H2 O

+ NaOH

фенолят натри я

ONa

OH + NaCl

+ HCl

прозрачны х растворов при подки слени и разбавленной серной ки слоты вы деляетсявосадоки сходное вещ ество. 6. Бром и ровани е фенола В проби рку нали вают 2 м л 2%-ного водного раствора фенола и при ли вают и збы ток бром ной воды (∼ 5 м л). В ы деляется хлопь еви дны й осадок 2,4,6три бром фенола. OH OH + 3Br 2

Br

Br

+ 3H Br Br

7. Реакц и яфеноловс хлорны м ж елезом В проби рку нали вают 2-3 м л 1%-ного раствора фенола(нафтола) и добавляют несколь ко капель 3%-ного раствора хлори да ж елеза. Наблюдаетсяпоявлени е характерного фи олетового окраш и вани явследстви е образовани яком плексного

15

фенолята ж елеза. О краш и вани е характерно и длям ногоатом ны х фенолов ги дрохи нона, пи рогаллолаи т. д. 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

VI. Альдегиды , кетоны 1. П олучени е аль деги дов В сухую проби рку пом ещ ают 3-4 м л спи рта. М едную проволоку, свернутую вспи раль , накали вают воки сли тель ном плам ени горелки . Затем бы строопускают горячую м едную спи раль в проби рку со спи ртом . Спи рт бурно вски пает, прои сходи т восстановлени е окси да м еди до ярко-красной м еталли ческой м еди , спи рт оки сляетсядо аль деги да. П олученны й аль деги д (м ож но повтори ть опы т несколь ко раз) и споль зуетсядляпоследующ и х опы тов. В м есто окси да м еди м ож но и споль зовать би хром ат кали яс серной ки слотой. 2CuO

2Cu + O 2

O

C 2H 5OH + CuO K 2Cr 2O 7 C 2H 5OH H 2SO 4, t°

CH 3C

H

+ H 2O + Cu

O + H 2O

CH 3C H

2. О ки слени е аль деги дов а) реакц и я“серебряного зеркала” (качественнаяреакц и янааль деги ды ): водну проби рку нали вают 1 м л раствора форм аль деги да, в другую – 1 м л раствора ац еталь деги да и добавляют в каж дую проби рку по 1 м л ам м и ачного раствора оки си серебра. Е сли серебро не вы деляется, то нагревают проби рки несколь ко м и нут наводяной бане 50-60 °С. Ч тобы получи ть осадок серебра в ви де зеркаль ного слояна стенках проби рки , перед проведени ем опы та следует тщ атель но вы м ы ть проби рку горячи м раствором щ елочи и затем ополоснуть ди сти лли рованной водой. O

O CH 3C

H

+ 2[ Ag(NH 3)2 ]+OH -

CH 3C

+ 3N H 3 + H 2O + 2Ag ON H 4

16

б) восстановлени е аль деги дам и соеди нени й двухвалентной м еди : К 1 м л раствора аль деги да (м уравь и ного и ли уксусного) добавляют 0,5 м л разбавленного растворащ елочи и затем по каплям раствор суль фатам еди . П олученную см есь нагревают до начала ки пени я, при этом осадок и зм еняет свою окраску. RC

O [O ]

O

CuO

OH

Cu(OH )2

RC

H

Cu 2O CuOH

Cu

3. Ц ветны е реакц и и аль деги дов, кетонов а) реакц и яаль деги довс фукси нсерни стой ки слотой: нали вают вдве проби рки по 1 м л бесц ветного раствора фукси нсерни стой ки слоты и добавляют по несколь ко капель раствора форм аль деги да и ац еталь деги да. Ж и дкость в проби рках при обретает окраску. б) реакц и якетонов с ни тропрусси дом натри я: в проби рку пом ещ ают 1-2 м л ац етона, при бавляют 1-2 капли 1%-ного раствора ни тропрусси да натри я (Na2[Fe(CN)5NO]) и несколь ко капель 10%-ного раствора щ елочи . О бразуется красное окраш и вани е. 4. О бразовани е и одоформ аи заль деги дови кетонов. К 1-2 м л водного раствора ац еталь деги да и ли ац етона добавляют 1 м л раствора йода и несколь ко капель раствора щ елочи до и счезновени яокраски . П ри нагревани и образуетсяж елты й осадоки одоформ ас характерны м запахом . CH 3COCH 3+ 3I 2 + 4K OH

CHI 3 + 3K I + CH 3COOK + 3H 2O

5. О бразовани е би суль фи тного прои зводногоац етона В проби рке к 2 м л ац етонапри бавляют насы щ енны й раствор би суль фи танатри я. Закры в отверсти е проби рки пробкой, см есь си ль но встряхи вают. П ри охлаж дени и вы падает кри сталли чески й осадок. CH3

OH C

CH3COCH3 + NaHSO3 CH3

SO3Na

6. П олучени е уротропи на В фарфоровую чаш ку нали вают 2-3 м л 10%-ного форм али на, добавляют 4-5 м л ам м и ака и вы пари вают при перем еш и вани и досуха на водяной бане. О бразу-

17

етсякри сталли чески й уротропи н. П ри подки слени и и нагревани и вновь вы деляетсяформ аль деги д. N

O 6HC H

[ H 2C = N H ]

+ 4N H 3

N N

N

+ 6H 2O

O (CH 2)6N 4 + 6H 2O + 4H 2SO 4

4NH 4H SO 4 + 6H C

H

VII. К арбоновы е кислоты 1. П олучени е карбоновы х ки слот В проби рку нали вают 2-3 м л 1%-ного водного раствора м ы ла (и ли соли любой ки слоты ) и по каплям при бавляют 10%-ную серную ки слоту. П ри этом прои сходи т вы делени е ж и рны х ки слот, которы е при стояни и затвердевают вверхней части проби рки . RCOONa + H 2SO 4

2RCOOH + Na 2SO4

2. С войствакарбоновы х ки слот а) ки слы е свойства: раствор уксусной ки слоты и спы ты вают си ней лакм усовой бум аж кой. П ри этом наблюдаетсяее покраснени е. В проби рку вли вают 2-3 м л раствора соды и понем ногу добавляют уксусной ки слоты . Наблюдаетсявы делени е углеки слогогаза(качественнаяреакц и янаки слоты ). 2CH 3COOH + N a 2CO 3

2CH 3COON a + CO 2 + H 2O ац етат натри я

б) к уксусной ки слоте добавляют порош ок м агни я. П рои сходи т вы делени е водорода. 2CH3COOH + Mg

(CH3COO)2Mg

+ H2

ац етат м агни я

в) образовани е слож ного эфи ра: см еш и вают в двух проби рках по 2 м л эти лового спи рта с 2 м л уксусной ки слоты . В одну и з проби рок добавляют 0,5 м л конц ентри рованной серной ки слоты . В стряхнув проби рки , пом ещ ают и х на 10 м и н. вгорячую ( 60 - 70°) водяную баню, следязатем , чтобы ж и дкость впроби рках не ки пела. Затем охлаж дают обе проби рки в холодной воде и добавляют в каж дую по 2 м л воды . О тм ечают запах слож ного эфи раи разни ц у вобъ ем ах слоя эфи ра в проби рках. Затем добавляют по 2 м л насы щ енного раствора хлори стого натри яи наблюдают и зм енени яобъ ем аэфи рного слоя.

CH3COOH + C2H5OH

18 H2SO4

O CH3C

OC2H5

+ H2O

эти лац етат

г) ом ы лени е ж и ров щ елочь ю в водном растворе: в неболь ш ую фарфоровую чаш ку пом ещ ают 3 г ж и раи ли м аслаи 6 - 7 м л конц ентри рованного растворащ елочи . Нагревают см есь насетке и ли песочной бане до слабого ки пени япри перем еш и вани и палочкой 20-30 м и нут. В рем яот врем ени в см есь подли вают воду взам ен вы ки певш ей длясохранени япервоначаль ного объ ем а. Затем в чаш ку при перем еш и вани и палочкой добавляют 10-15 м л горячего насы щ енного раствора поваренной соли , после чего дают см еси отстоять сяи осты ть . На поверхности водного раствора всплы вает слой м ы ла, затвердевающ и й при охлаж дени и ; его отделяют и оставляют дляследующ и х опы тов. В одны й раствор, оставш и йсяпосле отделени ям ы ла, и спы ты вают напри сутстви е гли ц ери на. Д ляэтого готовят осадок ги дрокси дам еди , при бавляяк раствору м едного купороса и збы ток щ елочи , и при ли вают к осадку и спы туем ы й раствор. Гли ц ери н обнаруж и ваетсяпо образовани ю окраш енного ком плексного соеди нени я. CH 2 - OCOC 17H 35

CH 2 - OH

N aOH CH - OCOC 17H 35 CH 2 - OCOC 17H 35 три стеарат гли ц ери на

t°

3C 17H 35COON a + CH - OH стеарат натри я (м ы ло)

CH 2 - OH

VIII. Ам ины , ам инокислоты Свойства а) основны е свойства ам и нов: к раствору ани ли на в спи рте при бавляют по каплям конц ентри рованную соляную ки слоту до появлени яосадка ги дрохлори да ани ли на. П ри добавлени и к см еси раствора щ елочи вы деляетсяани ли н в ви де м асла C6H5NH2

HCl

+ - NaOH C6H5NH2 [ C6H5NH3 ]Cl

б) ам фотерность ам и ноки слот: растворяют 0,5 г ам и ноуксусной ки слоты (гли ц и на) в 4 – 5 м л воды , определяют и нди каторной бум аж кой рН раствора, после чего его делят надве части и проводят следующ и е опы ты . К одной части раствора добавляют раствор щ елочи до появлени янеи счезающ ей окраски . В другой проби рке при бавляют ту ж е щ елочь к см еси 1 м л форм али на и 3 – 4 м л воды (такж е до появлени яокраски ). П осле см еш ени ярастворов наблюдают и счезнове-

19

ни е окраски (появлени е ки слой реакц и и ). П ри даль нейш ем при бавлени и к см еси окраш енного раствора щ елочи окраска продолж ает и счезать (в растворе гли ц и н сущ ествует в ви де би полярного и она, обуславли вающ его почти нейтраль ную реакц и ю раствора; со связанной ам и ногруппой гли ц и н проявляет ярко вы раж енны е свойстваки слот). + - HO NH2CH2COO NH3CH2COO

NH2CH2COOH

HCH=O+ NH2CH2COOH

H2C=NHCH2COOH + H2O

в) ц ветнаяреакц и яна ам и ноки слоты : ко второй части раствора гли ц и на и з преды дущ его опы тадобавляют 0,5 г окси дам еди (II). П ри ки пячени и см еси образуетсяярко-си ни й раствор. 2H 2N CH 2COOH + CuO

CH 2-N H 2

t°

H 2N -CH 2 + H 2O

Cu

COO

OOC

IX. У глеводы 1. Свойствам оно-, ди сахари дови поли сахари дов а) реакц и ясеребряного зеркала: к ам м и ачном у раствору окси дасеребра, нали том у в тщ атель но вы м ы тую проби рку, добавляют равны й объ ем 2%-ного раствора глюкозы . С м есь нагревают в течени е несколь ки х м и нут на горячей водяной бане, на стенках проби рки осаж даетсям еталли ческое серебро в ви де зеркаль ного слоя. O

H

HO

C H

OH

HO H

H OH OH

H

O C

CH2OH

Ag2O

H

OH

HO H H

H OH OH

+

Ag + H2O

CH2OH глюконовая ки слота

б) взаи м одействи е сахаров с ги дрокси дом м еди : в три проби рки нали вают по 2-3 м л водны х 1%-ного растворов глюкозы , сахарозы , крахм ала, в каж дую проби рку при бавляют по 1 м л 10%-ного раствораги дрокси данатри яи по 2-3 капли 5%-ного раствора м едного купороса. В проби рках с глюкозой и сахарозой образовавш и йсяв начале осадок ги дрокси да м еди при встряхи вани и растворяется. П ри этом раствор окраш и ваетсяв и нтенси вно си ни й ц вет вследстви е образо-

20

вани яком плексны х алкоголятов м еди . О сторож но нагреваяв плам ени горелки верхнюю часть ж и дкости до ки пени я, наблюдают за окраской см еси . П ри нали чи и свободного гли кози дного ги дрокси ла и ли свободной аль деги дной группы глюкоза оки сляется- си ни й ц вет раствора при нагревани и и счезает и появляется ж елты й и ли красны й осадок ги дрокси да и ли окси да м еди (I). Наблюдаютсяли каки е-ли бои зм енени явпроби рке с крахм алом ? RCOOH + Cu2O + 2 H2O

RCH=O + 2 Cu(OH)2

O

H

O

H

C

C OH

2 HO

H OH OH

C OH

+ Cu(OH)2

HO

CH2OH

O

H HO

H O O

OH H H Cu O O H CH2OH CH2OH

+ 2H2O

в) взаи м одействи е сахаров с фели нговы м раствором : в проби рку с фели нговы м раствором добавляют глюкозу, авдругую проби рку - сахарозу. П ри нагревани и в проби рке с глюкозой и счезает си ни й ц вет и появляетсяж елты й осадок ги дрокси дам еди (I) и ли красны й осадок окси дам еди (I). Сахарозане и зм еняет окраски раствора. г) пробаСели ванованакетозы : впроби рку пом ещ ают 2-3 м л фруктозы (и ли м еда), 1 м л конц ентри рованной соляной ки слоты , при бавляют несколь ко кри сталловрезорц и наи нагревают. П оявляетсяви ш нево-красное окраш и вани е. OH

OH

OH HOH2C

O

t

O

HCl CH2OH

фруктоза

CH2

O

C

+ 3H2O

+ резорц и н

окраска

H

OH окси м ети лфурфурол

д) качественнаяреакц и янасахарозу: впроби рку пом ещ ают 2-3 м л раствора сахарозы , при ли вают несколь ко капель растворасуль фатакобаль та(CoSO4) и и збы токрастворащ елочи . П оявляетсяфи олетовое окраш и вани е. е) ги дроли зсахарозы : в проби рку пом ещ ают 4-6 м л 1%-ного растворасахарозы , несколь ко капель разбавленной серной ки слоты и ки пятят 5-10 м и н. П осле охлаж дени яки слоту нейтрали зуют раствором щ елочи и проверяют содерж и м ое на вы ш еопи санны е характерны е реакц и и : 1) серебряного зеркала; 2) взаи м одействи е с реакти вом Ф ели нга; 3) пробу Сели ванова

21 H2O, C12H22O11

H2SO4

t° C6H12O6 + C6H12O6 фруктоза

сахароза

глюкоза

ж ) качественнаяреакц и яна крахм ал: в проби рку нали вают 1м л крахм аль ного клейстера и добавляют несколь ко капель раствора йода. П оявляетсяси нее окраш и вани е. П ри подогревани и си нее окраш и вани е и счезает, что указы вает нафи зи чески й проц есс - адсорбц и ю йода коллои дны м и части ц ам и крахм ала, кром е того, образуетсяком плексное соеди нени е поли сахари дас йодом . X. Б елки 1. К ачественны е реакц и и набелки а) К сантопротеи новаяреакц и яна белки : в проби рку берут 2-3 м л раствора белка, при ли вают 1-2 м л конц ентри рованной азотной ки слоты и нагревают, после чего вы деляетсясгусток белка и появляетсяж елтое окраш и вани е. П ри добавлени и ам м и акаж елты й ц вет и зм еняетсянаоранж евы й. б) би уретоваяреакц и яна белки (реакц и яна пепти дную связь ): к 2-3 м л раствора белка добавляют 1-2 м л 10%-ного раствора щ елочи и 1-2 капли двухпроц ентногорастворам едного купороса. П оявляетсяфи олетовое окраш и вани е. в) пробас реакти вом М и ллона(реакц и янанали чи е ти рози на): к 2-3 м л раствора белка добавляется1-2 м л реакти ва М и ллона, после чего см есь нагревают. П оявляетсярозовое и ли ярко-красное окраш и вани е.

Л И Т Е РАТ У РА. 1. НекрасовВ . В . Руководство к м алом у практи кум у по органи ческой хи м и и . М .: Х и м и я, 1975. 328 с. 2. П отаповВ . М ., Т атари нчи кС. Н. О ргани ческаяхи м и я., М .: Х и м и я, 1980. 463 с. 3. Гранберг И . И . О ргани ческаяхи м и я., М .: В ы сш аяш кола, 1987. 479 с. 4. Щ ербань А . И . О ргани ческаяхи м и я. В оронеж : В ГУ , 1998. 360 с. 5. И ванов В . Г., Гева О . Н., Гаверова Ю . Г. П ракти кум по органи ческой хи м и и .

М .: А кадем и я, 2000. 288 Состави тель :

Ш м ы реваЖ аннеттаВ лади м и ровна

Редактор:

Ти хом и роваО .А .