Основные функциональные группы и обусловленные ими реакции идентификации
I. Ненасыщенная (непредельная) связь.
Соединения, имеющие в углеводородной цепочке углерод-углерод двойную или тройную связь, называются ненасыщенными или непредельными.
1. Соединения с непредельными связями вступают в реакции электрофильного присоединения. Быстрое обесцвечивание бромной воды при отсутствии выделения бромоводорода служит качественной пробой на ненасыщенные соединения.
2. Непредельную связь можно обнаружить по взаимодействию с водным раствором калия перманганата на холоду.
При этом образуется цис-гликоль, фиолетовая окраска калия перманганата исчезает, и выпадает коричневый осадок диоксида марганца. Данная реакция позволяет отличать соединения с непредельной связью от спиртов, которые в аналогичных условиях не окисляются.
3. У ненасыщенных соединений в связи с изменением гибридизации атомов углерода и увеличением их электроотрицательности возрастает СН-кислотность по сравнению с алканами. Так, ацетилен и его монозамещенные производные уже обладают кислотностью, которая проявляется при действии на них сильных оснований (Na, NaNH2 ). А стероидные соединения, имеющие в положении 17 этинильный заместитель, могут быть идентифицированы по реакции взаимодействия с серебра нитратом. При этом образуется белый осадок.
II. Гидроксильная группа - он (спирты, фенолы).
III.Спирты
Соединения алифатического ряда, содержащие одну или несколько гидроксильных групп, называются спиртами.
Спирты имеют общую формулу R - OH. Их можно рассматривать как производные воды, в молекуле которой один атом водорода замещен на алкильный радикал.
В зависимости от числа гидроксильных групп различают одно- , двух- и многоатомные спирты.
Спирты делят на первичные (10), вторичные (20) и третичные (30) в зависимости от количества радикалов, связанных с гидроксил-несущим атомом углерода.
Спирты обладают слабо выраженными кислотными свойствами. Поскольку гидроксильная группа может выступать донором протонов, спирты диссоциируют подобно воде.
1. Кислотные свойства спиртов подтверждаются следующими тестами:
А. Первичные одноатомные спирты реагируют с металлическим натрием с образованием алкоголятов (алкоксидов).
Б. Многоатомные спирты обладают более выраженными кислотными свойствами вследствие взаимного отрицательного индуктивного эффекта гидроксильных групп, поэтому способны взаимодействовать с гидроксидами тяжелых металлов с образованем хелатных соединений. В частности при взаимодействии с гидроксидом меди (II) возникает интенсивно-синее окрашивание.
2. Спирты образуют сложные эфиры с карбоновыми кислотами. Реакция эстерификации в отсутствии катализаторов протекает очень медленно вследствие низкой активности карбонильной группы в карбоновых кислотах. Реакция существенно ускоряется в присутствии минеральных кислот, например, концентрированной серной. Образующиеся эфиры обычно обладают специфическим запахом, температурой кипения или являются осадками с определенной температурой плавления. Так, при взаимодействии этанола с уксусной кислотой образуется уксусно-этиловый эфир, имеющий характерный запах "свежих яблок".
Для получения сложных эфиров со спиртами могут быть использованы ангидриды и хлорангидриды кислот.
3. Первичные, вторичные и третичные спирты возможно дифференцировать реакциями окисления. Первичные спирты окисляются до альдегидов и далее до карбоновых кислот; вторичные - до кетонов; третичные спирты в обычных условиях не окисляются.
В качестве окислителей могут быть использованы реактив Джонса (Jone's reagent, хромовый ангидрид CrO3, растворенный в водном растворе серной кислоты и ацетоне), хромовая кислота, реактив Фреде (Frode, аммония молибдат в концентрированной серной кислоте) и др.
Следует отметить, что соли Сr (III) могут образовывать различно окрашенные гидраты. Так, если хрома (III) сульфат образует зеленые кристаллы, то Cr2 (SO4 )3 x 12H2O - фиолетовые. Это изменение в окраске основано на "гидратационном изомеризме". Комплекс такого типа образуется при окислении глицерина.
Для того, чтобы остановить окисление первичных спиртов на стадии образования альдегидов используется специальный реактив пиридиния хлорохромат.
Третичные спирты не подвергаются такому типу окисления. Однако, они могут быть окислены в очень жестких условиях с образованием смеси соответствующих кетона и кислоты, каждый(я) из которых содержит меньшее количество атомов углерода, чем спирт.
"Йодоформная проба" может быть использована для идентификации спирта этилового. При взаимодействии этанола со щелочным раствором йода образуется желтый осадок йодоформа, который имеет специфический запах. Йод в щелочной среде обладает не только окислительными, но также йодирующими и гидролизующими свойствами.
Данная проба положительна также для веществ, имеющих этокси-группу, для метилкетонов (например, ацетона) и для вторичных спиртов, имеющих гидроксильную группу в положении 2.