Виконання лабораторних дослідів

Дослід 1 Окислення етанолу (C₂H₅OH) розчином перманганату калію (KMnO₄).

Етанол легко окислюється киснем повітря, атомарним оксигеном, що утворюється при розкладанні перманганату калію і дії на спирт хромової суміші.

У пробірку наливають 2 – 3 мл етанолу і добавляють такий самий об’єм 5% розчину KMnO₄. Нагрівають. Перманганат калію розкладається. Виділяється атомарний Оксиген, який і окислює етанол. На дно пробірки випадає оксид мангану (IV). Для прискорення реакції рекомендують добавляти 2 – 3 краплі розчину сульфатної кислоти.

Етаналь (оцтовий альдегід) має температуру кипіння близько 20⁰С, дуже легкий і має своєрідний запах. Реакція окиснення етанолу відбувається в два етапи, запишіть їх:

Дослід 2 Окислення етанолу (C₂H₅OH) розчином хромової суміші.

В експертизі алкогольного сп’яніння часто використовують реакцію Мохова – Шинкаренко, що ґрунтується на здатності хромової суміші окислювати етанол до етаналю (оцтового альдегіду). Хромова суміш складається з однієї частини 2 н розчину сульфатної кислоти і однієї частини 0,5 н розчину дихромату калію.

Самостійна робота (2 години) Зміст

Тема 9. Енантіомерія.

План:

1. Суть явища енантіомерії.

2. Рацемічні суміші.

3. Хіральність.

Студент повинен знати: як було відкрито стереоізомери, будову поляриметра, поняття «рацемат» і «хіральність».

Студент повинен уміти: користуватися поляриметром.

Рекомендована література:

1. Ластухін Ю.О., Воронов С.А. Органічна хімія. Підручник для вищих навчальних закладів. – Львів: Центр Європи, 2000. – с.96

Існування оптичної активності було відкрито Ж. Біо 1815 р. і активно досліджувалося Л. Пастером, який, спостерігаючи форми кристалів подвійних натрійамонійних солей винних кислот, зробив припущення ,що їх різна кристалічна форма пов’язана з неоднаковою просторовою будовою молекул ( 1848 р.). Пізніше Я. Вант – Гофф і Ж. А. Ле Бель (1874 р.) обґрунтували і пояснили це явище стереоізомерії як здатність сполук існувати в різних просторових формах. До просторових ізомерів різної будови, що проявляють оптичні властивості, належать енантіомери (оптичні антиподи), діастереоізомери, аномери, епімери тощо.

Під оптичною активністю стереоізомерів розуміють здатність сполуки обертати площину поляризованого світла. Для спостерігання оптичної активності використовують поляриметр. Поляриметр має такі складові частини:

1. джерело світла

2. поляризатор (призма Ніколя)

3. трубка з енантіомером

4. аналізатор

Поляризатор і аналізатор розташовуються таким чином, щоб коливання світла відбувалося в одній площині. При цьому площини поляризації світла повинні збігатися. Тільки при такому розташуванні крізь них проходить максимум світла. Після поляризатора світло стає площиннополяризованим, тобто всі коливання проходять в одній площині. При проходженні світла через трубку з енантіомером площина поляризації починає безперервно відхилятися від початкового стану і під кінець нагадує перекручену смугу. При цьому вона може відхилятися вліво або вправо на певний кут α , тобто спостерігачу для отримання максимуму світла необхідно аналізатор повертати на кут α . У разі повороту аналізатора вправо (за годинниковою стрілкою) енантіомер називають правообертаючим і позначають (+), а вліво (проти годинникової стрілки) – лівообертаючим і позначають (-).

Для порівняння оптичної активності різних енантіомерів користуються значеннями питомого обертання. Питоме обертання характеризує оптичну активність енантіомеру при його концентрації 1 г/мл і довжині трубки 1 дм.

Енантіомерія – явище існування двох дзеркальних енантіомерів, які не суміщаються у просторі.

Енантіомерія була теоретично обґрунтована на прикладі сполук з чотирма різними замісниками біля одного атома вуглецю. Такі сполуки існують у вигляді енантіомерів, чи оптичних антиподів ,і відносяться один до одного як дзеркальні відбиття, які не збігаються при суміщенні чи накладанні. Дзеркальні відбиття, що не суміщаються між собою, називаються енантіомерами, а явище їх існування – енантіомерією (від грецького – протилежний).

Хімічні властивості енантіомерів однакові, і вони відрізняються між собою лише знаком обертання поляризованого світла. Крім ,того, вони ще можуть по різному реагувати з енантіомерними реагентами певного знака обертання і проявляють різну біологічну активність. Як правило, при синтезі енантіомерних сполук утворюються різні кількості ліво- і право обертаючих енантіомерів – так звані рацемічні суміші, властивості яких у розчинах подібні до властивостей складових енантіомерів. Для кристалічного стану енантіомерів здебільшого характерне утворення їх молекулярного стану – так званого рацемату, фізичні властивості якого відрізняються від властивостей кожного з цих енантіомерів. Рацемат – еквімолекулярна суміш пари енантіомерів з індивідуальними фізичними властивостями. Наприклад, енантіомери винної кислоти мають температуру топлення 170⁰С, а їх рацемат (виноградна кислота) 205+- 2⁰С. Рацемати позначають через r.

Існування енантіомерів можливе тоді, коли атом вуглецю сполучений з чотирма різними замісниками. Такий атом вуглецю називають хоральними (від грецького рука) і може позначатися зірочкою С^*. Молекула молочної кислоти хіральна, атом вуглецю, сполучений з чотирма різними замісниками, - хіральний.

Спочатку для позначення такого атома вуглецю С^* і відповідних йому молекул використовували термін «асиметричний» (антисиметричний). Але в деяких випадках спостерігаються суперечності при його застосуванні щодо молекул, які проявляють енантіомерію, але одночасно характеризуються деякими елементами симетрії, про що буде сказано далі. Термін «асиметричний» одночасно вказує на відсутність будь – яких елементів симетрії. Тому його доцільно замінити універсальним і точнішим терміном «хіральний». Хіральність – здатність будь – якого предмета мати своє дзеркальне відбиття ,не тотожне оригіналу. Пропонують застосовувати термін «асиметричний» лише для позначення атома, який сполучений з чотирма різними замісниками.

Що таке – хіральність? Яскравий приклад хіральності – наші руки, кожна з них є дзеркальним відображенням іншої, і при накладанні вони не збігаються. Тому під виразом «хіральний атом» або «хіральна молекула» слід розуміти існування атома або молекули у вигляді пари після дзеркально відбиття.

Загалом оптично активна молекула хіральна, якщо існує у вигляді пари енантіомерів. Навпаки, атом або молекула, які існують у вигляді пари дзеркальних відображень (не проявляють оптичної активності), належать до ахіральних (антихіральних) об’єктів.