Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по органической химии
.pdf
2. Наоснованииэкспериментальныхданныхсделайтевыводоре-
акционнойспособностиисследуемыхспиртов.
3. МожнолипробойЛукасаидентифицироватьвысшиеспирты?
Опыт 5.3. Ацилирование пентилового спирта
В сухую пробирку поместите 2 лопаточки безводного порошка
ацетата натрия и 3 каплипентиловогоспирта. После добавления 2
капель концентрированной серной кислоты нагрейте пробирку над
пламенем горелки при непрерывном встряхивании. Через 1–2 мин
жидкостьбуреети появляется запах грушевойэссенции, присущий
пентилацетату(амилацетату).
Вопросы и задания
1. Напишитесхемуреакцииполученияпентилацетата.
2. Какиепобочныепродуктымогутобразовыватьсяизпентилово-
госпиртавкислойсреде?
3. НапишитеиназовитеизомерныеспиртысоставаС5Н11ОН.
Опыт 5.4. Окисление спиртов хромовой смесью
Впервуюпробиркупоместите2каплиэтанола,1каплю10%-ного
растворасернойкислотыи2капли10%-ногорастворадихроматакалия.Полученныйрастворимееторанжевуюокраску.Нагревайтеего
надпламенемгорелки,пока раствор не начнетприобретатьсиневато-зеленую окраску (одновременно ощущается характерный запах
уксусногоальдегида,напоминающийзапахантоновскихяблок).Внесите1каплюполученногорастворавовторуюпробиркус3каплями
фуксинсернистойкислоты.Появляетсярозово-фиолетовоеокрашивание(цветнаяреакциянаальдегид).
Вопросы и задания
1. Напишитесхемуреакцииокисленияэтанолавуксусныйальдегид.
2. Будутливусловияхэтогоопытаокислятьсявторичныеитре-
тичныеспирты?
Опыт 5.5. Окисление спиртов (пропанола
и изопропанола) оксидом меди (II)
Приготовьтеспиральизочищеннойотизоляциимеднойпроволоки(навитьнастекляннуюпалочкуh ~2см).
41
Вдвепробиркиспробкаминалейтепо2млспиртов.
а)Напламениспиртовкираскалитеспираль(дополучениячерногоналетаCuO)игорячуюспиральбыстро погрузитевпропанол-1;
извлекитеспиральибыстрозакройтепробиркупробкой.Сцельюнакопленияпродуктапроцедуруповторите5–6раз.
б)Аналогичнопроведитеэкспериментспропанолом-2.Сравните
запахипродуктовокисленияобоихспиртов.Проведитейодоформную
пробу на ацетон (проба Либена) продуктовокисленияобоихспиртов:
1капляр-ра(I2+KI)+1капля«продукта»(здесь «продукт»–результатокисленияспирта).Приналичииацетонанемедленно, без на-
грева выпадаетосадоксхарактернымзапахомйодоформа:
Вопросы и задания
1. Напишитесхемыреакцийокисленияпропиловогоиизопропи-
ловогоспиртов.
2. Какиепродуктыобразуютсяприпоследующемокислениипо-
лученныхпродуктов?
3. Напишитесхемуполученияйодоформа.
Опыт 5.6. Окисление спиртов (сухим
кристаллическим) перманганатом калия
В сухую пробирку, закрепленную в штативе, аккуратно пипеткой,не смачивая стенок,внесите2–3млконцентрированнойH
По стенке пробирки другой пипеткой прилейте 2–3 мл этилового
спиртатак,чтобыполучилосьдва слоя.Затемнасыпьте0,5–1,0гкристаллическогоKМnO4,которыйбудетразмещаться на границе двух
слоёв.
Через 1–2 мин начинает протекать реакция, сопровождающаяся
появлениемярких вспышек. При этом чувствуется запах уксусного
альдегида(зеленыхяблок).
Напишитеуравнениереакцииокисленияэтанолаиуравняйте:
2SO4
.
С
ОН+KMnO4+H
2Н5
→CH3CHO+MnSO4+K
2SO4
2SO4
+H2O.
Вопросы и задания
1.Напишитесхемуреакцииокисленияэтиловогоспирта.
2.Какойпродуктобразуетсяприпоследующемокисленииэтаналя?
42
Лабораторная работа 6
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МНОГОАТОМНЫХ СПИРТОВ И ФЕНОЛОВ
Цель работы:сопоставитьсвойстваспиртовифенолов,познако-
митьсясихкачественнымиреакциями.
Приборы:пробирки,спиртоваягорелка.
Реактивы:реактивЛукаса,этанол,изопропанол,третбутанол,ацетатнатрия(безв.),амиловыйспирт,сернаякислота(конц.),10%-ный
растворсернойкислоты,10%-ныйрастворбихроматакалия,раствор
фуксинсернистойкислоты,2%-ныйрастворперманганатакалия,пиперидин,растворнитропруссиданатрия.
Многоатомныеспирты(полиспирты,полиолы)–органическиесоединенияклассаспиртов,содержащиев своём составеболееодной
гидроксильнойгруппы.Особоезначениемногоатомныеспиртыимеютвдвухобластях:пищевойпромышленностиихимииполимеров.
Химические свойства многоатомных спиртов включают в себя все
химические свойства одноатомных спиртов. Также многоатомные
спиртыобразуюткомплексысионаминекоторыхметаллов.Кпримеру,глицеринреагируетсгидроксидоммедивприсутствиищелочис
образованиемярко-голубогосоединения(глицератмеди).Ваналогичнуюреакциювступаетиэтиленгликоль.Реакциясгидроксидоммеди
является качественной реакцией на многоатомные спирты. Многоатомныеспиртычасто добавляютв продуктывкачествеподсластителейиз-затого,чтоонименеекалорийны,чемобычныйсахар,ине
вызывают кариес. Типичными представителями таких подсластителейявляютсясорбитиксилит.
Фенолы – соединения, у которых гидроксильная группа присоединена непосредственно к ароматическому кольцу бензола. ПростейшийфенолC6H5OHпредставляетсобой бесцветные игольчатые
кристаллы,розовеющиенавоздухеиз-заокисления.Фенолобладает
специфическимзапахомгуаши.
Номенклатурафенолов проста. Положение заместителя указываетсяцифрой,началонумерацииопределяетгидроксильнаягруппа,и
этисоединениярассматриваютсякакпроизводныефенола,например,
2-нитрофенол. Многие фенолыимеют тривиальные названия, кото-
43
рыесохраняютсяивсистематическойноменклатуре,например,2-метилфенол(о-крезол).
В настоящеевремя производство фенола в промышленноммас-
штабеосуществляетсятремяспособами:
1. Кумольныйметод.Этимспособомполучаютболее95%всего
производимоговмирефенола.Кумолподвергаютнекаталитическому
окислению воздухом с образованием гидропероксида кумола,которыйприкатализесернойкислотойразлагаетсясобразованиемфенолаиацетона.
2. Около3%всегофенолаполучаютокислениемтолуоласпромежуточнымобразованиембензойнойкислоты.
3. Весьостальнойфенолвыделяютизкаменноугольнойсмолы.
Фенолрастворимвводе:его5%-ныйрастворвводеявляетсяантисептиком,широко применяемым в медицине. Фенол растворим и в
растворахщелочей,вспирте,вбензоле,вацетоне.Фенолыявляются
намногоболеесильнымикислотами,чем спирты.Феноксид-ионотноситсяктипичнымамбидентнымионам,т.к.егоотрицательныйзарядделокализованмеждукислородоми атомамиуглеродаворто-и
пара-положенияхбензольногокольца.Поэтомудля феноксид-ионов,
какамбидентныхнуклеофилов,должныбытьхарактерныреакциине
толькосучастиематомакислорода,ноисучастиематомовуглерода
ворто-и пара-положенияхбензольногокольца.Влияние заместителявбензольномкольценакислотностьфеноловсогласуетсяспредставлениямиобихэлектронныхэффектах.Электронодонорныезаместителипонижают,аэлектроноакцепторные–усиливаюткислотные
свойствафенолов.
ПриацилированиифеноловилиихNa-,K-солейгалогенангидридамиилиангидридамикислотможнополучитьариловыеэфирыкарбоновыхкислот.
Гидроксильная группа относится к числу групп, активирующих
электрофильное замещение в ароматическом кольце и направляющихзаместительворто-ипара-положения.Активирующеевлияние
гидроксильной группы настолько сильно, что в отдельных случаях
реакцию трудно остановить на стадии введения только одного заместителя.Фенолывступаютпрактически вовсетипичныереакции
электрофильногозамещениякакссильными,такисослабымиэлектрофильными агентами. Фенол с лёгкостьюацилируется, галогенируется,нитруетсяисульфируется.Фенолят-ионыведутсебягораздо
активнеевреакцияхэлектрофильногозамещения,дажепосравнению
44
сфенолом,испособныреагироватьдажестакимислабымиэлектрофилами,какдиоксидуглерода.
ОригинальныйметодвведениякарбоксильнойгруппывароматическоекольцобылоткрытГ.Кольбев1860г.Принагреваниисухих
фенолятовнатрияилилитиясСО2при150–180оСидавлении5атм
образуютсянатриевые или литиевые соли салициловой кислоты. В
аналогичныхусловияхизфенолятовкалия,рубидияицезияполучаютсятолькосолипара-гидроксибензойнойкислоты.
Фенолявляетсяядовитымсоединением,вызываянарушениефункцийнервнойсистемы.Пыль,парыирастворфенолараздражаютслизистыеоболочкиглаз,дыхательныхпутей,кожу.
Фенолнаходитширокоеприменениевпромышленности.Егоиспользуютдляполученияполикарбонатовиэпоксидныхсмол,атакжефенолформальдегидныхсмол.Изпроизводныхфенолаполучают
нейлоникапрон.Такжефенолиспользуетсяприпроизводствеантиоксидантов, неионогенных ПАВ, лекарственных препаратов (аспирин),антисептиковипестицидов.Фенолиегопроизводныеобусловливаютконсервирующиесвойствакоптильногодыма.
Опыт 6.1. Обнаружение многоатомных спиртов.
Взаимодействие с гидроксидом меди (II)
в щелочной среде
Впробиркувнесите4капли2%-ногорастворасульфатамеди(II)и
6капель10%-ногорастворагидроксиданатрия.Кобразовавшемусяголубомухлопьевидномуосадкугидроксидамеди(II)добавьте2капли
этиленгликоля(глицерина)ивстряхнитепробирку.Образуетсяэтиленгликолятмеди(II),растворкоторогоимеетярко-синююокраску.
Вопросы и задания
1. Напишитеструктурныеформулысорбитаиксилита,назовите
этисоединенияпосистематическойноменклатуре.
2. Напишитесхему реакции этиленгликоля с гидроксидом меди
(II)собразованиемхелатногокомплексагликолятамеди.
3. Напишитесхемуреакцииглицеринасгидроксидоммеди(II)с
образованиемхелатногокомплексаглицератамеди.
4. Какойструктурныйфрагментсодержаторганическиесоединения, растворяющие гидроксидмеди (II)? Растворится лигидроксид
медивраствореаминоэтанола,этилендиамина?
45
Опыт 6.2. Обнаружение многоатомных спиртов.
Взаимодействие с борной кислотой
Впробиркесмешайте1млводы,3каплиглицеринаидобавьте1
каплю 0,1%-ного раствора гидроксида натрия, подкрашенного фенолфталеиномдорозовогоцвета.Вдругойпробиркек1мл20%-ного
раствора тетрабората натрия Na2B
спиртовогорастворафенолфталеина.Присмешиванииобоихрастворов,имеющихрозовуюокраску,окрашиваниеисчезает.
При взаимодействии многоатомных спиртов с борной кислотой
образуетсяборатныйкомплекс,обладающийдовольносильнымикислотными свойствами. В результатеэтогопервоначальный слабощелочнойраствор становитсякислым,чтоиопределяется с помощью
кислотно-основныхиндикаторов.
прибавьте 1 каплю 1%-ного
4O7
Вопросы и задания
1. Почемуврастворететраборатанатрияфенолфталеинимеетро-
зовуюокраску?
2. Напишитесхемуреакцииглицеринасборнойкислотойсобра-
зованиемборатногокомплекса.
3. Вчемпричинаисчезновенияокраскифенолфталеина?
Опыт 6.3. Доказательство кислотного характера
фенолов
Впробиркупоместите1каплю«жидкогофенола»и5капельН2О
(встряхните).Кполученнойэмульсиифеноладобавьте2каплиNaOH.
Наблюдайтеполучениерастворафенолятанатрия.К растворуфенолятадобавьте2 каплиHCl–раствормутнеетвследствиевыделения
свободногофенола.Напишитеуравненияреакций.
Опыт 6.4. Качественные реакции обнаружения
фенолов. Цветная реакция с хлоридом железа (III)
Впробиркупоместите3капли«жидкого»фенолаидобавьте1каплю1%-ногораствора хлоридажелеза(III).Появляетсяфиолетовое
окрашивание.Аналогичныеопытыпроделайтес1%-нымирастворамипирокатехина,резорцина,гидрохинонаи1%-нымспиртовымрастворомα-нафтола(илиβ-нафтола).Отметьтевкаждомизслучаевпоявлениехарактерногоокрашивания.
46
Вопросы и задания
HO
N O
O N
OH
C6H5OH, H2SO
4
O N
OH
- H2O
п-нитрозофенол
п-бензохинонмонооксим
индофенол
1. Почемуэтареакцияслужиткачественнойпробойдля обнару-
женияфенольныхсоединений?
2. Объясните, почему для обнаружения нафтолов используются
неводные,аспиртовыерастворы.
3. Нарисуйтеструктурныеформулыпирокатехина,резорцина,ги-
дрохинонаα-нафтолаиβ-нафтола.
4. Будетли протекатьданная реакция с салициловой ип-гидро-
ксибензойнойкислотами?Напишитепродуктыреакции.
Опыт 6.5. Качественные реакции обнаружения
фенолов. Цветная реакция с образованием
индофенола (индофеноловая проба)
Индофенолы – группа хинониминовых красителей, окрашенных
всиний изеленыйцвета.Простейшийиз них,называемыйиндофенолом,является продуктомконденсациип-бензохинонмонооксимас
избыткомфенолавприсутствииконцентрированнойсернойкислоты:
Впробиркупоместите1кристалликнитританатрияи3капликонцентрированнойсернойкислоты(недопускайте излишнейдозировки
нитританатрия).Крастворудобавьте1каплю«жидкого»фенола.Черезнесколькоминутвпробиркепоявляетсясинее окрашивание(реакцияЛибермана).
1. Напишитесхемуреакцииполучениял-нитрозофенола.Объяс-
нитепричинупрототропнойтаутомерииэтогосоединения.
2. МожнолиобнаружитьспомощьюреакцииЛиберманафенолы,
содержащиезаместителивпара-положении?
Вопросы и задания
47
Опыт 6.6. Взаимодействие фенола
OH
Br
Br
Br O
Br
Br
Br
Br
HOBr
+
OH
Br
Br
BrO
Br
Br
Br
Br
+
2 HI
+ +
HBr I
2
с бромом в водном растворе
Впробиркувнесите 1 каплю«жидкого»фенолаи2капливоды.
Квозникшейпривстряхиванииэмульсиидобавьте6–7капельбромнойводы.Выпадаетобильныйбелыйосадок2,4,6-трибромофенола.
Придобавлениивпробиркуеще2–3капельбромнойводы2,4,6-трибромофенол окисляется в так называемый «тетрабромофенол»
(2,4,4,6-тетрабромоциклогексадиен-2, 5-OH), о чем свидетельствует
превращениебелогоосадкавсветло-желтый.
Доказательствообразования«тетрабромофенола»
Дляудаленияизбыткабромасодержимоепробиркипрокипятитев
течение1миниохладите.Приэтомрастворившийсяприкипячении
осадок «тетрабромофенола»вновь выпадает послеохлажденияпробирки.К суспензиидобавьте2капли10%-ногораствора йодидакалия,0,5млбензолаиэнергичновстряхните.Происходитэкстракция
бензоломвыделившегосяйода,ибензольныйслойприобретаеткрасно-фиолетовуюокраску.
Вопросы и задания
1. Почемуреакциябромированияслужиткачественнойдляобна-
руженияфенолов?
2. Объяснителегкостьбромированияфенола.
48
Опыт 6.7. Получение
п-гидроксибензолсульфоновой кислоты
Впробиркупоместите3каплижидкогофенола,добавьте8–10капельконцентрированнойсернойкислоты.Вдругуюпробиркуналейте1млводыидобавьтевнее1каплюраствораизпервойпробирки.
Фенолвыделяетсяввидемути.Подсоединитепервуюпробиркукобратномувоздушномухолодильникуинагревайтесмесь на кипящей
водянойбаневтечение3–5мин.Послеохлаждениясодержимоепробиркивылейтевпробирку,содержащую1млводы.Наблюдаетсяли
помутнениераствора?
Вопросы и задания
1. Напишитесхемуреакции получения п-гидроксибензолсульфо-
новойкислоты.Покакомумеханизмупротекаетэтареакция?
2. Объясните ориентирующее влияние гидроксильной группы в
реакциисульфированияфенола.
49
Лабораторная работа 7
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАРБОНИЛЬНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
Цель работы:провести реакцииокисленияальдегидов,исследоватьхимическиесвойствакарбонильныхсоединений(реакциисазотистымиоснованиями,йодоформнаяреакция). Сопоставитьсвойства
альдегидовикетонов,познакомитьсясихкачественнымиреакциями.
Приборы:пробирки,спиртоваягорелка,ледянаябаня,предметное
стекло, стеклянная палочка, микроскоп, фильтр Шотта, пластинки
«Силуфол»,капилляр,хроматографическаякамера,шпатель.
Реактивы:1%-ныйрастворнитратасеребра,10%-ныйрастворгидроксиданатрия, 10%-ный водныйраствор аммиака, 40%-ный растворформальдегида,2%-ныйрастворсульфатамеди(II),ацетон,метиловый красный, гидрохлорид гидроксиламина, карбонат натрия,
гидросульфит натрия, йод,йодид калия, 3%-ный раствор 2,4-динитрофенилгидразина, хлороформ, бензол, хлороформ, нитробензол,
фуксинсернистаякислота,концентрированнаяхлороводороднаякислота,5%-ныйрастворнитропруссиданатрия,уксуснаякислота.
Альдегидыикетоны–органическиесоединения,содержащиекарбонильнуюгруппуС=О,приэтомвкетонахэтагруппасвязанасдвумяатомамиуглерода.ПономенклатуреИЮПАКназваниеальдегида
производят прибавлением к названию соответствующего углеводородасуффикса«аль»иликназваниюуглеводорода,содержащегона
одинатом «С» меньше, суффикса«карбальдегид»;в первом случае
углеродальдегиднойгруппынумеруетсяцифрой1,вовтором–альдегиднаягруппавнумерациюцепиневключается.Вполифункциональныхсоединенияхальдегиднаягруппаобозначаетсяприставкой«формил», например, соединение ОСНСН2СН (СНО)СН2СНО называют
1,2,3-пропантрикарбальдегид или 3-формилпентандиаль; некоторые
альдегиды имеют тривиальные названия, связанные с кислотами, в
которые они превращаются при окислении, например муравьиный
альдегид.ПономенклатуреИЮПАКназваниекетоновобразуютпутемприсоединениякназваниюсоответствующихуглеводородовсуффикса«он»иликназваниюрадикалов,связанныхскетогруппойС=О,
слова«кетон»;приналичиистаршейгруппыкетогруппуобозначают
префиксом «оксо». Например, соединение СН3СН2С(О)СН2СН2СН3
называется 3-гексанон или этилпропилкетон, соединение СН3С(О)
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]