ĆWICZENIE III
Transkrypt
ĆWICZENIE III
ĆWICZENIE III Reakcje charakterystyczne na węglowodory (alifatyczne, aromatyczne), alkohole, aldehydy i ketony I. Reakcje charakterystyczne odróżniające węglowodory alifatyczne nasycone od nienasyconych 1. Próba przyłączenia (addycji) bromu Węglowodory nienasycone oraz ich pochodne odbarwiają roztwór bromu wskutek reakcji przyłączania. H H H H + H Br Br Br Br H H H Wykonanie: Do około 0,5 ml badanej substancji dodawać kroplami 1% roztwór bromu w kwasie octowym, starannie mieszając zawartość probówki. W obecności wiązań wielokrotnych w badanym związku pomarańczowa barwa bromu szybko znika, aż do momentu wysycenia wszystkich wiązań wielokrotnych. 2. Próba z nadmanganianem potasowym KMnO4 wg Lehmana W obecności związków zawierających wiązania nienasycone następuje odbarwienie roztworu KMnO4, w wyniku redukcji manganu(VII) do manganu(IV). W miarę postępu reakcji środowisko staje się alkaliczne (powstaje wodorotlenek potasu) i w mieszaninie reakcyjnej może pojawić się brunatny osad ditlenku manganu. C 2 KMnO4 + 4 H2O + 3 C 3 C C + 2 MnO2 + 2 KOH OH OH 2 KMnO4 + 2 H2O + R C C RCOOH + R1COOH + 2 MnO2 + 2 KOH R1 Wykonanie: Do około 1ml badanej substancji dodawać kroplami 0,1% roztwór KMnO4 w acetonie. Po dodaniu każdej kropli roztwór starannie wymieszać i odczekać do zniknięcia różowego zabarwienia dodanego KMnO4. Ilość odbarwionego roztworu 1 oraz szybkość jego odbarwienia zależy od ilości wiązań wielokrotnych w cząsteczce badanego związku. II. Reakcje charakterystyczne dla związków aromatycznych 1. Reakcja fenoli z chlorkiem żelaza(III) Chlorek żelaza(III) daje z fenolami i ich pochodnymi, posiadającymi wolną grupę hydroksylową, związki o zabarwieniu fioletowym, fioletowo-niebieskim, niebieskim, zielonym, rzadziej czerwonym. Wykonanie: Do około 3 ml wodnego roztworu fenolu dodać 1 kroplę roztworu FeCl3. Powstaje fioletowe zabarwienie, które znika po zakwaszeniu 1 M H2SO4. 2. Reakcja nitrowania naftalenu Nitrowanie, czyli reakcję podstawiania grupy – NO2 prowadzi się przy pomocy stężonego kwasu azotowego, często z dodatkiem stężonego kwasu siarkowego, jako katalizatora i czynnika wiążącego wodę, powstającą jako produkt uboczny reakcji. Możliwość zastosowanie w łatwego analizie nitrowania związków biochemicznej do aromatycznych wykrywania znajduje aminokwasów aromatycznych, w tzw. próbie ksantoproteinowej. Wykonanie: Do suchej probówki wsypać szczyptę naftalenu i dodać 3 ml 7M HNO3. Mieszaninę ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej przez 10 – 15 min. Zawartość probówki przelać do zlewki z zimną wodą. Powstaje α-nitronaftalen w postaci żółtopomarańczowego oleju, który łatwo krystalizuje. III. Badanie właściwości chemicznych alkoholi 1. Próba z siarczanem rtęci (II) na alkohole III-rzędowe wg Deniges`a Reakcję tą dają tylko alkohole III-rzędowe, z których po dehydratacji powstają węglowodory nienasycone. Powstałe alkeny reagują z HgSO4 tworząc osady o barwach od żółtej do czerwonej. Alkohole II-rzędowe dają w tych warunkach tylko zmętnienie, a I-rzędowe jedynie opalescencję, gdyż szybkość powstawania z nich alkenów jest minimalna. 2 Wykonanie: Do około 1 ml odczynnika Deniges`a (roztwór siarczanu rtęci (II) - w rozcieńczonym kwasie siarkowym) dodać 0,5ml roztworu alkoholu III-rzędowego i ogrzewać próbę we wrzącej łaźni wodnej, aż do pojawienia się osadu o barwie żółtej. Po dalszym ogrzewaniu barwa żółta przechodzi w barwę białą a nawet czarną. 2. Próba estryfikacji Ester metylowy kwasu salicylowego otrzymuje się przez ogrzewanie alkoholu metylowego z kwasem salicylowym w obecności stężonego kwasu siarkowego jako katalizatora, a zarazem środka wiążącego powstającą w procesie wodę OH + + HO C CH3 H OH H2O + OH C O kwas salicylowy O CH3 O salicylan metylu Wykonanie: Do około 1 ml metanolu dodać szczyptę kwasu salicylowego i około 1 ml stężonego kwasu siarkowego. Po wymieszaniu próbę ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej. Po kilku minutach ogrzewania pojawia się charakterystyczna, żywiczna woń estru metylowego kwasu salicylowego. 3. Próba jodoformowa Liebena Spośród alkoholi I-o rzędowych reakcji jodowania ulega jedynie alkohol etylowy. Reakcję tą dają również metyloketony i metylokarbinole. Sumaryczny zapis reakcji jest następujący: CH 3 CH 2 OH + 4 I2 + 6 NaOH CHI3 + HC OONa + 5 NaI + 5 H 2 O jodoform Wykonanie: Do około 0,5 ml roztworu etanolu dodać 1ml roztworu jodu w jodku potasu (płyn Lugola − I2 w KI). Następnie powoli kroplami dodawać 2M wodny roztwór NaOH, aż do zaniku brunatnej barwy jodu do żółtej. Po wymieszaniu i lekkim ogrzaniu próby 3 pojawia się charakterystyczny zapach, a następnie żółte kryształki jodoformu CHI3. 4. Próba Lucasa Alkohole I, II i III-rzędowe zachowują się różnie w reakcji z odczynnikiem Lucasa (roztwór bezwodnego chlorku cynku w stężonym kwasie solnym). Alkohole I-rzędowe, niższe od heksylowych (C6), nie reagują z tym odczynnikiem dając roztwór klarowny, co najwyżej lekko ściemniały. W obecności alkoholi II-rzędowych następuje zmętnienie roztworu, a po 1-1,5 godz. rozdzielenie się warstw. W obecności alkoholi III-rzędowych roztwór mętnieje i szybko wytwarzają się dwie warstwy. Przy tym należy podkreślić, że alkohole II-rzędowe reagują ze stęż. kwasem solnym nawet w nieobecności ZnCl2. R (R)H C R Wykonanie: OH + HCl R (R)H C R ZnCl2 Cl + H 2 O ( wykonać 1 próbę na salę, pod dygestorium) Do 3 suchych probówek z korkiem szlifowym, zawierających po 0,5 ml kolejno: alkohol I-rzędowy, alkohol II-rzędowy i alkohoI III-rzędowy dodać po 5 ml odczynnika Lucasa (bezwodny ZnCl2 w stężonym HCl). Probówki zakorkować, wstrząsnąć przez chwilę, po czym odstawić i zaobserwować po jakim czasie utworzy się zmętnienie i rozdzielenie warstw, wyciągnąć wnioski. IV. Reakcje ketonów i aldehydów 1. Próba Legala na metyloketony Metyloketony reagując z nitroprusydkiem sodu dają barwne produkty. Przebieg reakcji nie jest znany Wykonanie: Mały kryształek nitroprusydku sodowego rozpuścić w około 2 ml wodnego roztworu acetonu i dodać kilka kropli 2 M roztworu NaOH. Roztwór staje się brunatno-czerwony, lecz po pewnym czasie (ok. 10 min.) barwa jaśnieje. Po zakwaszeniu 2 M CH3COOH, barwa roztworu ponownie staje się intensywnie czerwona. 4 2. Próba z fuksyną na aldehydy – reakcja Schiffa Fuksyna jest czerwonym barwnikiem, który pod wpływem dwutlenku siarki przechodzi w bezbarwny kwas bis-N-aminosulfinowy, tzw. odczynnik Schiffa. Związek ten reaguje z dwiema cząsteczkami aldehydu dając nietrwały produkt przyłączenia, który traci kwas siarkowy(IV) i powstaje fioletowo-purpurowy barwnik chinoidowy zgodnie z reakcją: H 2N O C NHSO2H + 2R SO3H C H 2 O H H 2N C NH S C SO3H _ R O OH H2SO3 2 O H HN C NH S C O OH R 2 Podobnie reagują 2-deoksycukry (np. 2-deoksyryboza), natomiast inne cukry posiadające grupę hydroksylową przy węglu sąsiadującym z grupą aldehydową lub ketonową nie przywracają barwy odbarwionej fuksynie. Wykonanie: Do dwóch probówek odmierzyć po około 2 ml roztworu aldehydu mrówkowego (formaldehydu) i roztworu glukozy, dodać 3-4 krople odczynnika Schiffa i lekko wymieszać. Po upływie kilku minut roztwór aldehydu mrówkowego zabarwia się na kolor purpurowo-fioletowy, natomiast roztwór glukozy pozostaje bezbarwny. 5