Цілі навчання

Загальна ціль: Вміти визначати хімічні властивості аліфатичних альдегідів та кетонів для використання в фармацевтичній хімії, фармацевтичному та токсикологічному аналізі.

Конкретні цілі

Вміти:

1. Інтерпретувати електронну будову аліфатичних альдегідів та кетонів;

2. Вибирати способи добування альдегідів та кетонів;

3. Визначати хімічні властивості аліфатичних альдегідів та кетонів;

4. Проводити хімічні реакції добування, ідентифікації та інші реакції, властиві аліфатичним альдегідам та кетонам.

Зміст навчання

Основні теоретичні питання:

1. Класифікація, номенклатура та ізомерія аліфатичних альдегідів та кетонів;

2. Способи добування аліфатичних альдегідів та кетонів;

3. Електронна будова аліфатичних альдегідів та кетонів. Реакційні центри в молекулах альдегідів і кетонів;

4. Фізичні та хімічні властивості аліфатичних альдегідів та кетонів:

• реакції нуклеофільного приєднання (А_N);

• реакції приєднання - відщеплення;

• реакції конденсації;

• реакції за участю - вуглецевого атома;

• полімеризація альдегідів;

• окислення та відновлення;

5.Реакції ідентифікації аліфатичних альдегідів та кетонів. Значення в фармацевтичній хімії.

Граф логічної структури

Джерела інформації

Обов'язкова література:

1. Органічна хімія. Підручник для вищих фармацевтичних закладів освіти. У 3 кн. / В.П. Черних, Б.С.Зіменковський, І.С.Гріценко,- Харків; Основа, 1997.- Кн.2-с.310-335.

2. Черных В.П.. Лекции по органической химии. – Харьков. – 2005. – С. 241-255.

3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. -Харків: Изд-во НФАУ; Золоті сторінки, 2002.- С.271-287.

4. Сборник тестов по органической химии/ Под ред. В.П.Черных. – Харків. - 2005.С. 189-225.

5. Лекції з органічної хімії за темою: «Аліфатичні альдегіди. Аліфатичні кетони».

Додаткова література:

1. 1.Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. Пер с англ. - М.: Мир, 1974. - 412 с.

2. Черных В.П., Руководство к лабораторным и семинарским занятиям по органической химии. - Харьков: Основа. - 1989. – 332с.

3. Степаненко Б.Н. Курс органической химии. В 2-х ч. - М.: Высшая школа, 1981. 450 с.

4. Некрасов В.В. Руководство к малому практикуму по органической химии. - М. :Химия, 1975. - 327 с.

5. Васильева Н.В., Куплетская Н.Б., Смолина Т.А. Практические работы по органической химии. - М.: Просвещение, 1978. - 303 с.

Орієнтовна основа дії (оод) Інструкція з виконання лабораторних дослідів Хімічні властивості аліфатичних альдегідів та кетонів

Принцип методу: наявність в молекулах альдегідів та кетонів карбонильної групи може бути використана для реакцій ідентифікації сполук з відповідними функціональними групами.

Ціль: за допомогою характерних реакцій практично довести хімічні властивості представників класу альдегідів та кетонів.

Обладнання та реактиви: штатив з пробирками, склянки 25 мл, пальник, універсальний індикаторний папір, льодова суміш, оцтовий альдегід, бензальдегіду, ацетон, 40 %-ний р-н формальдегіду, 1 %-ний р-н аргентуму нітрату, 10 %-ний р-н натрію гідроксиду, 2 %-ний водн. р-н аміаку, 2 %-ний р-н купруму (II) суль­фату, реактив Фелингу, фуксинсірниста кислота, гідроксиламіну гидрохлорид, натрію карбонат, р-н йоду в калію йодиді, 10 %-ний р-н натрію гідроксиду, індикатор метиловий червоний, р-н білку, 5 %-ного розчину натрію нітропрусиду.

Методика виконання:

Опит 71. Окислення альдегідів аміачним розчином аргентуму оксиду (реакція "срібного дзеркала")

У чисто вимиту пробірку поміщають по 1 краплі 1 %-ного розчину аргентуму нітрату і 10 %-ного розчину натрію гідроксиду. Спостерігають виділення бурого осаду срібла оксиду.

Потім в пробірку при постійному струшуванні додають по краплях 2 %-ний водний розчин аміаку до повного розчинення осаду (необхідно уникати надлишку аміаку, оскільки знижується чутливість реагенту).

Реактив Толленсу [Ag(NH₃)₂]OH готують безпосередньо перед проведенням опиту. При зберіганні реактив Толленсу розкладається з утворенням чорного осаду – нітриду срібла Ag₃N, який є вибухонебезпечним.

До отриманого прозорого розчину реактиву Толленсу додають 2 краплі оцтового альдегіду. Спостерігають виділення вільного срібла у вигляді грудкуватого чорного (сірого) осаду або дзеркального нальоту на стінці пробірки. Реакція використовується для якісного виявлення альдегідної групи.

Опит 72. Окислення альдегідів купруму (II) гідроксидом в лужному розчині (проба Троммеру)

У дві пробірки поміщають по 5 крапель 10 %-ного розчину натрію гідроксиду, води і по 1 краплі 2 %-ного розчину купруму (II) суль­фату. Спостерігають утворення синього осаду купруму (II) гідроксиду :

Потім в одну з пробірок додають 3 краплі оцтового альдегіду, в іншу – 3 краплі 40 %-ного розчину формальдегіду. Вміст пробірок збовтують і нагрівають до початку кипіння. Альдегіди легко окислюються до карбонових кислот, відновлюючи сполуки двовалентної міді до одновалентної міді (чи до металевої міді). Усі вказані сполуки міді погано розчинні в лугах і виділяються у вигляді забарвлених осадів.

У пробірці з оцтовим альдегідом осад блакитного кольору перетворюється на жовтий осад купруму (I) гідроксиду, а потім в червоно-коричневий осад купруму (I) оксиду.

Формальдегід в цих умовах не лише окислюється, але у присутності каталізатора міді (I) оксиду взаємодіє з лугом.

Водень, що утворюється при цьому, відновлює сполуки міді до вільного металу. При цьому спостерігають утворення червоно-коричневого осаду або мідного нальоту на стінках пробірки ("мідне дзеркало").

Опит 73. Взаємодія альдегідів з мідно-виннокислим комплексом (реактивом Фелингу)

У дві пробірки поміщають по 2 мл реактиву Фелингу, отриманого шляхом змішування рівних об'ємів водного розчину купруму (II) сульфату (розчин А) і лужного розчину сегнетової солі – калієво-натрієвої солі винної кислоти (розчин Б).

При зливанні розчинів виділяється осад купруму (II) гідроксиду, який утворює з сегнетовою сіллю водорозчинний комплекс синього кольору.

Потім в одну пробірок додають 3 краплі формаліну (40 %-ного водного розчину формальдегіду), в іншу – 2 краплі бензальдегіду. Вміст пробірок нагрівають в полум'ї пальника до початку кипіння. У пробірці з формаліном спостерігають поступове знебарвлення розчину і виділення червоно-коричневого осаду купруму (I) оксиду або металевої міді у вигляді тонкого червонястого нальоту – "мідного дзеркала" :

У пробірці з бензальдегідом видимих змін не відбувається, оскільки ароматичні альдегіди не взаємодіють з реактивом Фелинга.

Опит 74. Взаємодія оксосполук з фуксинсірнистою кислотою (реакція Шиффа)

Фуксинсірниста кислота є продуктом взаємодії фуксину (трифенилметановий барвник) з сірнистою кислотою.

У дві пробірки окремо поміщають по 2 краплі фуксинсірнистої кислоти. В одну з них додають 2 краплі формаліну, в іншу - 2 краплі оцтового альдегіду. Вміст пробірок обережно струшують і впродовж 3-4 хв. спостерігають появу характерного пурпурово-фіолетового забарвлення.

При стоянні розчини поступово знебарвлюються. Це пов'язано з тим, що продукт, що утворився, вступає в реакцію з надлишком сірнистого ангідриду, що знаходиться в розчині, відщепляючи альдегід у вигляді його гідросульфітного похідного і переходячи знову у вільну фуксинсірнисту кислоту:

При додаванні до пробірок мінеральної кислоти забарвлення розчину з формаліном, на відміну від інших альдегідів, зберігається, хоча відтінок стає більш синім. Реакція з фуксинсірнистою кислотою в сильнокислому середовищі дозволяє відрізнити формальдегід від інших альдегідів.

Реакція з розчином фуксинсірнистою кислотою позитивна для альдегідів, метилкетонів і простих аліциклічних кетонів.

Опит 76. Отримання ацетоноксима

У пробірку поміщають рівні кількості (на кінчику шпати­лю) гідроксиламіну гидрохлориду і натрію карбонату. Суміш розчиняють в 15 краплях води і спостерігають бурхливе виділення газу – карбон (IV) оксиду.

До охолодженого (у льоду!) розчину при струшуванні додають 15 крапель ацетону. Суміш розігрівається і відбувається утворення білого кристалічного осаду – ацетоноксиму. При наступному охолодженні реакційної суміші кількість осаду збільшується, оскільки знижується розчинність ацетоноксиму.

Утворення оксимів є загальною реакцією на оксосполуки і використовується для їх ідентифікації.

Опит 79. Йодоформна проба

У пробірку поміщають 1 краплю розчину йоду в калію йодиді і додають до знебарвлення по краплях 10 %-ний розчин натрію гідроксиду. Після додавання в пробірку 1 краплі ацетону спостерігають утворення жовтуватого осаду йодоформу і відчувають характерний запах.

Йодоформна проба позитивна для оцтового альдегіду і метилкетонів.

Цю реакцію називають пробою Лібена і використовують для відкриття ацетону в сечі.

Опит 80. Реакція дисмутації водних розчинів формальдегіду

У пробірку поміщають 3 краплі 40 %-ного розчину формальдегіду і 1 краплю індикатору метилового червоного. Спостерігають появу червоного забарвлення розчину, що підтверджує кислу реакцію середовища.

У водних розчинах формальдегід зазнає диспропорціонування (самоокислення-самовідновлення): одна молекула окислюється до мурашиної кислоти, а інша – відновлюється до метанолу.

Опит 83. Осадження білку формаліном

У пробірку до 1 мл розчину білку підливають 1 мл формаліну. Спостерігають утворення осаду. Формальдегід зв'язує первинні аміногрупи білкових молекул, що руйнує впорядковані структури білку і веде до його осадження.

Опит 84. Утворення параформу і його властивості

Пробірку з 1 мл 40 %-ного водного розчину формальдегіду охолоджують за допомогою льоду до 5^оС. Спостерігають утворення білого осаду – параформу.

При обережному нагріванні пробірки осад розчиняється (деполімеризація параформу).

Газоподібний мономер формальдегіду має різкий запах. Він знову полімеризується, утворюючи наліт на холодних стінках пробірки.

Опит 85. Кольорова реакція на кетони з натрію нітропрусидом

У пробірку поміщають 3 краплі ацетону, 1 крапля 5 %-ного розчину натрію нітропрусиду Na₂[Fe(CN)₅NO] і 1 краплю 10 %-ного розчину натрію гідроксиду. Розчин забарвлюється в темно-червоний колір. При наступному додаванні 1 краплі оцтової кислоти з'являється карміново-червоне забарвлення розчину.

Цю кольорову реакцію називають пробою Легалю і використовують в клінічній практиці для визначення ацетону в сечі (діабет).

Хід роботи:

1. Підготуйте робоче місце.

2. Виконайте опити згідно методики.

3. Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються.

4. Зробіть висновок щодо досягнення цілі дослідження.

5. Приберіть за собою робоче місце.