Методичка по органической химии-_2013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Опыт1 Получение бромистого этила.

Налейте в колбу Вюрца 3 мл этилового спирта (CH3CH2OH) и 3 мл серной кислоты.

Охладите водопроводной водой. Прибавьте в колбу 2 мл воды и 3 г бромистого калия.

Налейте в другую пробирку 5 мл воды и поместите ее в стакан со льдом. Опустите в эту пробирку конец отводной трубки от колбы Вюрца.

Закройте колбу Вюрца пробкой и нагревайте ее содержимое на пламени газовой горелки.

Напишите уравнение происходящей реакции. Образовавшийся бромистый этил

(CH3CH2Br) собирается под водой в виде тяжелой маслянистой жидкости.

Докажите присутствие галогена в полученном продукте с помощью пробы Бейльштейна. Для этого прокалите медную проволочку в пламени газовой горелки, пока пламя не перестанет окрашиваться. Охладите, опустите в полученный бромистый этил и снова внесите в пламя горелки. Появление зеленого окрашивания, обусловленного ионами меди, указывает на присутствие галогена в исследуемом веществе.

Опыт 2 Получение йодоформа.

В пробирку налейте 1 мл этилового спирта, 2 мл воды и добавьте несколько кристалликов растертого в порошок йода. Прибавьте 5 капель концентрированного раствора гидроксида натрия. Смесь встряхните до растворения йода и погрейте в руках до появления кристаллического осадка йодоформа с очень стойким запахом. Реакция образования йодоформа протекает по следующей схеме:

I2 + 2NaOH NaOI + NaI + H2O

NaOI NaI + [O]

CH3CH2OH + [O] CH3-CHO + H2O

CH3-CHO + 3I2 I3C-CHO + 3HI

I3C-CHO + NaOH I3CH + HCOONa 3HI + 3NaOH 3NaI + 3H2O

Суммарное уравнение:

CH3CH2OH + 4I2 + 6NaOH I3CH + HCOONa + 5NaI + 5H2O

Запишите какой цвет и запах имеют кристаллы йодоформа.

Опыт 3 Гидролиз хлористого бензила и хлорбензола.

Налейте в одну пробирку 0,5 мл хлористого бензила, а в другую 0,5 мл хлорбензола.

Затем в каждую пробирку прибавьте по 2 мл спиртового раствора азотнокислого серебра.

Смеси встряхните. Вследствие различия подвижности галогена, осадок хлорида серебра

21

появляется только в первой пробирке, так как хлористый бензил легко гидролизуется с образованием HCl. Хлорбензол с нитратом серебра не реагирует. Почему? Напишите уравнения реакций.

2.Назовите следующие галогенопроизводные по IUPAC, укажите какие из них относятся к первичным, вторичным, третичным алкилгалогенидам:

I

F

H3C

3.Написать схемы синтеза 1-бромбутана, 2-бромбутана и 1,2-дибромбутана из бутена-1.

4.Получите 2-бромбутан из соответствующих: спирта, алкена, алкана, алкина.

5.Получить хлористый изобутил тремя способами. Написать для него реакции со следующими реагентами: NaCN; NH2CH3; NaOH (H2O); Mg (абс. эфир), затем ацетон;

NaOH (спирт). Привести механизм реакции гидролиза.

6.Написать схему последовательных превращений: пропанол-1 + SOCl2 A + Mg

(абс. эфир) Б + вода В

7. Как влияет природа галогена на реакционную способность алкилгалогенидов.

Что такое тефлон, на каких особенностях строения основано его применение?

8.Из каких алкилиодидов с наилучшим выходом можно получить 2-метилбутен-2,

пентен-1, дивинил? Приведите уравнения реакций.

9.Напишите схемы промышленного получения дихлорметана, хлороформа,

четырѐххлористого углерода, йодоформа, хлоропрена. Где используются эти вещества?

10.Какими качественными реакциями можно различить: 1) хлористый бензил и хлористый аллил; 2) бромбензол и бензилбромид; 3) 1-хлоргексан и н-гексан?

СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ

К спиртам и фенолам относятся производные углеводородов, содержащие гидроксильную группу (-OH).

В спиртах гидроксильная группа связана с алифатическим атомом углерода, в

фенолах – с ароматическим ядром (sp2-гибридизованный атом углерода). Число

22

Следует отметить, что химической способностью многоатомных спиртов является их способностью реагировать с гидроксидами тяжелых металлов (качественная реакция на многоатомные спирты).

Для фенола характерны реакции, как по гидроксильной группе, так и по ароматическому ядру. При этом гидроксильная группа, повышая электронную плотность на ароматическом кольце, облегчает протекание реакций электрофильного замещения и обеспечивает замещение в орто- и пара-положения относительно ОН-группы.

Химические свойства фенола

натрия

24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Опыт 1 Растворимость в воде спиртов и фенолов.

а) Налейте в 4 пробирки по 1 мл воды и добавьте: в первую – 0,5 мл этилового спирта,

во вторую – 0,5 мл бутилового спирта, в третью – 0,5 мл амилового спирта, в четвертую – 0,5

г фенола, все пробирки встряхните. Пробирку с фенолом сохраните для опытов 3, 4 и 5.

Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Опыт 2 Получение этилата натрия.

В сухую пробирку налейте 1 мл абсолютного этилового спирта и внесите небольшой кусочек натрия (0,1 г). После того как весь натрий прореагирует, определите рН раствора по универсальному индикатору. Добавьте к раствору этилата натрия 5 капель воды, определите рН раствора. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Опыт 3 Получение фенолята натрия.

К смеси воды и фенола из опыта 1 добавьте по каплям 10%-ый раствор едкого натра до полного растворения фенола. Образовавшийся раствор фенолята натрия разделите на две пробирки. В первую пропустите углекислый газ, во вторую добавьте несколько капель разбавленной серной кислоты. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Опыт 4 Бромирование фенола.

К смеси воды и фенола из опыта 1 добавьте 1 мл бромной воды, наблюдается выпадение белого осадка. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Опыт 5 Цветные реакции на фенольную группу.

а) Поместите с помощью пипетки в пробирку 3 капли раствора фенола в воде (из опыта 1) и добавьте 1 каплю 0,1 н. раствора FeCl3 – появляется фиолетовое окрашивание.

Это характерная реакция на фенолы, так как фенолы с FeCl3 дают различные окрашенные комплексы.

б) Поместите в пробирку 1 каплю прозрачного раствора фенола в воде (из опыта 1).

Добавьте к ней 3 капли 2 н. NH4OH и затем 3 капли насыщенного раствора бромной воды.

Через несколько секунд на белом фоне бумаги можно заметить синее окрашивание,

постепенно усиливающееся за счет образования красящегося вещества – индофенола. Это чувствительная реакция на фенол называется индофенольная проба. Появление синей окраски обусловлено возникновением в молекуле индофенола характерной хиноидной группировки:

HO N O

25

Опыт 6 Получение глицерата меди.

Налейте в пробирку 0,5 мл 2% раствора сернокислой меди и 1 мл 10%-ого раствора едкого натра. При этом образуется студенистый голубой осадок гидроксида меди (II). В эту же пробирку добавьте 4 капли глицерина. Осадок гидроксида меди растворяется, а раствор окрашивается в синий цвет.

Затем добавьте 1 мл 20% HCI, окраска исчезает. Это качественная реакция на гликоли и полиолы. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Задачи (спирты, фенолы)

1.Напишите формулы изомерных спиртов С5Н11ОН. Назовите их, укажите первичные, вторичные и третичные спирты.

2.Назовите по номенклатуре IUPAC следующие соединения:

3.Расположите в порядке увеличения кислотных свойств: метанол, фенол, уксусную кислоту, угольную кислоту. Чем обусловлено усиление кислотных свойств фенола по сравнению с aлифатическими спиртами?

4.Напишите реакции изопропилового спирта со следующими реагентами: 1) HBr; 2) PCl5; 3) SOCl2; 4) КMnO4/H2SO4; 5) Na; 6) Mg; 7) Cu (250 C).

5.Получите бутанол-1 из бутилбромида; бутаналя; формальдегида и пропилиодида;

возможно ли получить этот спирт из бутена-1?

6.В чѐм заключается кумольный метод получения фенола? Напишите схему этого процесса исходя из бензола. Какие другие методы получения фенола Вам известны?

7.Напишите уравнения реакций анизола с азотной кислотой (10%-ой), бромной водой, ацетилхлоридом/AlCl3, серной кислотой.

8.Какие продукты образуются при действии на бутен-1 раствора перманганата калия в воде при 20 С и перманганата калия в серной кислоте при нагревании.

9.Как в промышленности получают диэтиловый эфир. Почему его называют медицинским? Какой метод Вы можете предложить для синтеза метилэтилового эфира?

26

10.Какими качественными реакциями можно различить: а) этанол и этандиол-1,2; б)

фенол и бензиловый спирт; в) аллилловый спирт и пропанол-1?

АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

К альдегидам и кетонам относятся производные углеводородов, содержащие карбонильную группу (С=О). Эту группу называют также оксо-группой. В альдегидах карбонильная группа связана с радикалом и водородом, в кетонах – с двумя углеводородными радикалами. Альдегиды и кетоны являются изомерами, их общая формула

СnH2nO. В альдегидах и кетонах жирного ряда оксо-группа связана с алифатическими радикалами, в альдегидах и кетонах ароматического ряда – с углеродом ароматического кольца.

Методы получения альдегидов и кетонов

В карбонильной группе электроны - и -связей смещены к электроотрицательному атому кислорода, поэтому альдегиды и кетоны – сильно полярные соединения. Вследствие поляризации карбонильной группы альдегиды и кетоны являются реакционно-способными соединениями. Основными реакциями являются реакции нуклеофильного присоединения.

Атака нуклеофила всегда направлена на атом углерода карбонильной группы. Для альдегидов и кетонов характерны следующие группы реакций:

1.Реакции нуклеофильного присоединения:

OH- CN

27

3. Реакции окисления.

Альдегиды окисляются очень легко мягкими окислителями – аммиачным раствором оксида серебра (реактив Толленса – Ag(NH3)2OH) и гидроксидом меди (II) (реактив Фелинга). Эти превращения являются качественными реакциями на альдегидную группу.

Кетоны окисляются только сильными окислителями (KMnO4/H2SO4, K2Cr2O7/H2SO4)

при нагревании. При этом происходит расщепление углеродного скелета молекулы по наиболее полярной связи. В результате образуется четыре молекулы кислоты.

28

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Опыт 1 Окисление альдегидов и кетонов.

а) Налейте в две пробирки по 1 мл свежеприготовленного аммиачного раствора гидроксида серебра и добавьте в одну пробирку 2 мл формалина (40%-ый раствор формальдегида в воде), в другую – 1 мл ацетона. Перемешайте содержимое пробирок и поместите их на 5 минут в водяную баню, нагретую до 50 С. Проследите за изменениями,

происшедшими в обеих пробирках. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

б) Налейте в две пробирки по 5 мл раствора Фелинга и добавьте в одну пробирку – 0,5

мл ацетона, в другую – 1 мл формалина. Прогрейте обе пробирки на кипящей водяной бане

5-7 минут. Проследите за происшедшими изменениями. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Опыт 2 Получение 2,4-динитрофенилгидразонов.

В две пробирки налейте по 2 мл 2% раствора 2,4-динитрофенилгидразина в соляной кислоте и добавьте в первую пробирку 0,5 мл бензальдегида, а во вторую – 0,5 мл ацетона.

Пробирки прогрейте на кипящей водяной бане, затем охладите до появления осадка.

Наблюдения и выводы запишите в журнал.

Опыт 3 Получение йодоформа из ацетона.

В пробирку налейте 0,5 мл ацетона, 2 мл воды и добавьте несколько кристаллов йода,

затем прибавьте 5 капель концентрированного раствора гидроксида натрия. Смесь встряхните. Постепенно появится осадок йодоформа.

Опыт 4 Получение бисульфитного производного ацетона.

Налейте в пробирку 1 мл насыщенного раствора бисульфита натрия и 3 мл ацетона,

хорошенько встряхните и охладите под холодной водой. Наблюдения и выводы запишите в журнал.

29

Задачи (альдегиды и кетоны)

1.Написать и назвать по номенклатуре IUPAC структурные формулы изомерных альдегидов и кетонов состава С4Н8О.

2.Назовите по номенклатуре IUPAC следующие соединения:

CH2CHO

CH3-CH2-CH2-CHO (CH3)2CH-CH2-CHO CH2=CH-CHO

3.Превратите толуол в бензальдегид.

4.Какие из четырѐх изомерных спиртов С4Н9ОН можно получить восстановлением соответствующих альдегидов и кетонов? Какой спирт таким образом получить нельзя?

5.Напишите реакции п-толуилового альдегида с гидроксиламином, бисульфитом натрия, фенилгидразином, синильной кислотой, аммиачным раствором оксида серебра, бромом в присутствии железа.

6.Напишите уравнения взаимодействия ацетона с PCl5, гидразином, метанолом/Н+, PBr3,

1 молем Br2, аммиаком.

7.На примере взаимодействия двух молекул пропионового альдегида приведите схему протекания альдольной и кротоновой конденсации. Какие продукты образуются в условиях кротоновой конденсации из смеси ацетона и 2,2-диметилпропаналя?

8.Определите строение соединения состава С3Н6O если известно, что при каталитическом гидрировании оно присоединяет водород, а при нагревании его с гидроксидом меди (II) образуется осадок кирпично-красного цвета.

9.Напишите реакции с помощью которых можно различить ацетон, пропионовый альдегид, метилацетилен. Почему кетоны (также содержащие группу C=O) в отличие от альдегидов не дают реакции серебряного зеркала?

10.Как Вы объясните то, что присоединение бромоводорода к акролеину протекает против правила Марковникова?

11.Как получают ацетон в промышленности, где его применяют. Предложите схемы синтеза ацетона из метилацетилена, из пропана, из уксусного альдегида.

12.Что такое реактив Гриньяра? Как его синтезируют? Напишите уравнения реакций метилмагнийиодида с: а) формальдегидом; б) метилэтилкетоном; в) бензальдегидом.

30