Идентификация органических соединений (4 курс 1 семестр, Оразова Найла Абдрасиловна)

Обнаружение функциональных групп. Кислородсодержащие соединения.

                   Оксипроизводные (спирты, фенолы)

   Цель работы:

1 Ознакомить студентов со способами обнаружения спиртов и фенолов по характерным свойствам.

2 Научить выделять полученный продукт из реакционной массы.

3 Закрепить знания по способам получения и химическим свойствам спиртов и фенолов

4 Выработать навыки обращения с химической посудой, реактивами.

5 Ознакомить с побочными процессами, проходящими при проведении синтеза, со способами утилизации отработанных реактивов.

6 Привить навыки работы со справочной литературой и развить умение формулировать выводы из проделанной работы.

 Оксипроизводные могут реагировать с разрывом связей О-Н или С-ОН.

Для обнаружения оксипроизводных используют те и другие реакции. Для определения наличия -ОН группы проводят реакцию с металлическим натрием.

Спирты растворяют его, образуя алкоголяты и выделяя водород.

                     R-OH + Na    →   R-ONa + 1/2 H2

     В реакциях по ОН группе (кислотные свойства) спирты располагаются по

убыванию реакционной способности в ряду: первичные > вторичные > третичные.

     В реакциях второго типа (оснόвные свойства) более активными являются

третичные спирты.

   а) Реакция с хлоридом цинка (проба Лукаса) – используется для различия

первичных, вторичных и третичных спиртов за счет подвижности -ОН группы.

Третичные спирты реагируют с хлоридом цинка с образованием нерастворимых в воде галогенпроизводных. Третичные спирты реагируют с бόльшей скоростью (в течение 5 мин), первичные взаимодействуют только при продолжительном нагревании или стоянии, вторичные занимают промежуточное положение.

               (CH3)3COH + ZnCl2   →(CH3)3CCl + Zn(OH)2

 

    Опыт 1: Раствор 1.6 г хлорида цинка в 1 мл соляной кислоты делят на три части. К каждой из них прибавляют 3-4 капли первичного, вторичного, третичного спирта, энергично встряхивают и оставляют в стакане с водой при 20-30^оС. О начале реакции судят по помутнению раствора вследствие образования нерастворимого галогеналкила. Третичные спирты через 2-3 мин образуют хлористый алкил, оседающий на дно в виде капель. Вторичные спирты дают помутнение раствора, первичные образуют однородный раствор – помутнения не происходит. Различить первичные и вторичные спирты можно по реакции с конц. соляной кислотой в отсутствии хлорида цинка. В этих условиях третичные спирты реагируют в течение 3-5 мин, вторичные не реагируют.

    б) Окисление хромовой смесью – также используют для различия первичных и вторичных спиртов. Первичные при этом дают альдегиды, вторичные –кетоны. Если полученный дистиллят восстанавливает раствор Фелинга, то карбонильное соединение представляет собой альдегид – и спирт является соответственно первичным, если не восстанавливает раствор Фелинга, то карбонильное соединение является кетоном, а спирт вторичным:

3RCH2OH  +  K2Cr2O7  +  4H2SO4      →    3R-CНО         +  K2SO4  +  Cr2(SO4)3 +  7H2O

3RR/CHOH  +  K2Cr2O7  +  4H2SO4   → 3R-C O -R/  +  K2SO4  +  Cr2(SO4)3 + 7H2O

                                        

    Методика.  

Опыт 1.В течение 5 мин кипятят с обратным холодильником по 1мл первичного (пропилового) и вторичного (изопропилового) спирта с 10 мл реактива Бекмана. Реакционную смесь перегоняют, собирая несколько мл дистиллята в приемник с раствором 2,4-динитрофенилгидразина. Выпадение осадка указывает на то, что окисление прошло и образовалось карбонильное соединение.

Другую часть собирают в приемник с реактивом Фелинга. Выделение красного и желтого осадка меди Сu₂O при нагревании свидетельствует о том, что образуются карбонильные соединения – альдегиды:

                   

    в) Ксантогеновая проба является хорошей реакцией на спиртовой гидроксил.

    Опыт 2: К исследуемому спирту (этиловый, вторбутиловый, третбутиловый)

прибавляют сероуглерод (СS2), затем добавляют немного едкого кали, нагре-

вают и приливают раствор сульфата меди. В присутствии спирта возникает

ксантогенат меди коричневого цвета:

    Обнаружение фенолов и енолов (фенол, резорцин, гидрохинон, салици-

ловая кислота, ацетоуксусный эфир)

    а) Реакция с хлоридом железа (III). Для большинства фенолов и енолов

характерна интенсивная цветная реакция с хлоридом железа, обусловленная

образованием соединений типа ROFeCl2. Обычно появляется фиолетовое окрашивание или синяя окраска, но для некоторых фенолов она может быть красной или зеленой.

    В опытах с енолами окраска оказывается более яркой, если вещество растворено не в воде, а в спирте или другом органическом растворителе. Цветная реакция фенолов менее отчетлива в спирте; чем в воде, особенно она чувствительна в хлороформе.

    Опыт. В пробирку помещают 2-3 кристалла фенола (или другого иссле-

дуемого вещества) и растворяют в 2-3 мл воды, затем прибавляют 1-2 капли 3%

раствора хлорида железа. Отмечают появление характерной фиолетовой окраски:

Опыт повторить с салициловой кислотой.

   Опыт: К 2-3 мл воды прибавляют 2 капли ацетоуксусного эфира, затем 2-3

капли 3% хлорида железа. К окрашенному раствору добавляют по каплямбромную воду до исчезновения окраски. Наблюдают, как через некоторое

время окраска вновь появляется. Опыт проводят и для ацетилацетона.

    Б) Реакция с бромной водой. В случае фенолов со свободными о- и п-поло-

жениями наблюдается обесцвечивание бромной воды и образование белого осадка бромзамещенных:

                 

    Опыт: Водные растворы фенола, α- и β-нафтола по 1 мл помещают в разные пробирки и к каждому добавляют постепенно по 1мл бромной воды.

Наблюдают происходящие изменения.

    в) Реакция со щелочью позволяет отличить фенолы от спиртов. Фенолы

растворяются в разбавленном растворе гидроксида натрия вследствие образования растворимых в воде фенолятов. Спирты со щелочью не реагируют, поэтому нерастворимые в воде спирты не растворяются в щелочи.

    Опыт: В пробирку помещают несколько кристаллов фенола и добавляют

постепенно при встряхивании 5% раствор гидроксида натрия до полного их

растворения. Одновременно в другую пробирку добавляют 0.2-0.3 мл бутило-

вого или амилового спирта и приливают щелочь. Сравнивают результаты.

 

Контрольные вопросы

1 Какие меры техники безопасности следует соблюдать при получении бромэтана?

2 Сформулируйте правила образования названий спиртов и галогенуглеводородов по рациональной номенклатуре и номенклатуре ИЮПАК. Приведите примеры.

3 Укажите особенности строения молекул этилового спирта и бромэтана.

4 Напишите уравнения реакции получения всеми возможными способами:

а) этилового спирта;

б) глицерина;

в) бромэтана;

г) 1,2-дихлорэтана.

5 Охарактеризуйте химические свойства спиртов (на примере этилового спирта и глицерина).

Приведите уравнения реакций, укажите условия:

а) окисления;

б) дегидратации;

в) кислотно-основные свойства.

6 Охарактеризуйте химические свойства галогенуглеводородов (на примере бромэтана). Приведите уравнения реакций и укажите условия:

а) взаимодействия с металлическим натрием, магнием;

б) реакций нуклеофильного замещения;

в) дегидрогалогенирования.

7 Укажите области применения галогенуглеводородов и спиртов.

8 Предложите реакции, при помощи которых можно обнаружить и разделить смесь первичного,

многоатомного спиртов.

9 Предложите реакции, при помощи которых можно обнаружить и разделить смесь моногалогенуглеводорода и полигалогенуглеводородов (бромэтана и 1,2-дихлорэтана).

10 Предложите схему получения этилового спирта и бромэтана из неорганических веществ.