Органическая химия: Практикум для студентов по специальности ''Биология''

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