Лабораторная работа №18

Тема: Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомами.

Простейшим представителем этого класса является пиридин, строение которого отвечает правилу Хюккеля, поэтому он является ароматическим углеводородом. Однако, наличие гетероатома пиридинового типа обуславливает π – дефицитный характер данного гетероцикла и придает ему особенности: электрофильные частицы легко присоединяются по гетероатому, давая соли пиридиния:

π-Дефицитность системы и легкость образования катиона пиридиния объясняет неактивность пиридина в реакциях электрофильного замещения. Как ароматическая система, пиридин устойчив к действию окислителей.

Студент должен знать:

1. Что пиридин ядовит и работать с ним нужно, соблюдая правила техники безопасности.

2. Сравнительную характеристику ароматичности бензола и пиридина.

3. В какое положение идут реакции электрофильного замещения в пиридине и почему?

4. В какое положение идут реакции нуклеофильного замещения в пиридине и почему?

5. Сравнительную характеристику основности пиридина и пиразола, имидазола.

Студент должен уметь:

1. Правильно работать с пиридином.

2. Записывать уравнения реакций, доказывающих основность пиридина.

3. Записывать уравнения реакций электрофильного и нуклеофильного замещения в пиридине.

4. Доказывать устойчивость пиридина к действию окислителей.

5. Получать четвертичные соли пиридина.

Оборудование: красная лакмусовая бумага, микроскоп.

Реактивы: пиридин, насыщенный раствор пикриновой кислоты, 0,1н.FeCI₃, иодистый метил, р-р KMnO₄.

Опыт 1. Растворимость пиридина в воде. К одной капле пиридина добавить 1 каплю воды – получается прозрачный раствор. Добавить ещё 4 капли воды – пиридин очень хорошо в воде. Сохранить раствор для последующих реакций.

Опыт 2. Основный характер пиридина. Узкую полоску красной лакмусовой бумажки смочить раствором пиридина – заметно слабое посинение, что соответствует нейтральной реакции на лакмус.

Переход от красного к синему у лакмуса происходит при рН 5,0-8,0.

Отчетливую реакцию, указывающую, что пиридин с водой образует основание, диссоциирующее с образованием иона ОН^- , можно наблюдать с помощью полоски фильтровальной бумаги, смоченной индикатором бромтимоловым синим. Переход от жёлтого к синему этого индикатора лежит в интервале рН 6-7,6. Гидратация пиридина протекает по уравнению:

Опыт 3. Осаждение гидроксида железа (III) водным раствором пиридина. К двум каплям водного раствора пиридина добавить каплю 0,1 н. FeCl₃ выпадают бурые хлопья Fe(ОН)₃ с образованием легко растворимой в воде хлористоводородной соли пиридина (хлоргидрата пиридина). Образование гидроксида железа (III) подтверждает основные свойства пиридина.

Опыт 4. Образование пикрата пиридина.

К 1 капле водного р-ра пиридина добавить 3 капли насыщенного р-ра пикриновой кислоты. При встряхивании выделяются игольчатые кристаллы пикрата пиридина. В избытке пиридина кристаллы растворяются. Часть кристаллов поместить на предметное стекло и рассмотреть под микроскопом, зарисовать их в рабочем журнале. Эта реакция также подтверждает основный характер пиридина, ею пользуются для идентификации пиридина.

Опыт 5. Действие окислителей на пиридин.

Поместить в пробирку смесь равных количеств водного раствора

пиридина и перманганата калия, хорошо перемешать содержимое. Произошло ли обесцвечивание раствора? Нагреть реакционную смесь, цветраствора не меняется, что свидетельствует об устойчивости пиридина к действию окислителей.

Опыт 6. Образование четвертичной соли пиридина: к 0,5 мл безводного пиридина прилить 0,5 мл иодистого метила, хорошо перемешать. Образуется быстро кристаллизующееся желтое масло.

Объяснить, почему пиридин легко образует четвертичные соли.

Контрольные вопросы, вопросы для самостоятельной работы:

1. Как доказать основность пиридина?

2. Как доказать ароматичность пиридина?

3. В какое положение идут реакции электрофильного и нуклеофильного замещения в пиридине?

4. Как относится пиридин к действию окислителей?

Литература:

1. Л.Б.Дзарева Руководство к проведению лабораторных занятий по органической химии. Владикавказ, 2011

2. Э.Т.Оганесян Органическая химия.М. «Академия», 2011, с.329.

3. Под ред. Н.А.Тюкавкиной.Органическая химия. Специальный курс.– М.: Дрофа, 2008. с.6

Тестовые задания к работе №17.

1. Пиридин проявляет основные свойства, потому что:

1. является ароматическим;

2. относится к гетероциклическим соединениям;

3. реагирует с нуклеофилами.

4. азот имеет пару электронов;

2. Для пиридина по гетероатому идёт реакция:

1. аминирования;

2. солеобразования;

3. гидроксилирования;

4. бромирования;

3. В пиридине реакции электрофильного замещения идут в положение:

1. 2

2. 3

3. 4

4. 5

4. В пиридине реакции нуклеофильного замещения идут в положение:

1. 1

2. 2

3. 3

4. 4

5. Пиридин получают циклизацией:

1. этаналя и аммиака

2. ацетилена и сильной кислоты

3. ацетилены и диазометана

6. Атом азота в пиридине находится в состоянии гибридизации:

1. sp²

2. sp

3. sp³

7. Неподеленная пара электронов азота кольца пиридина

1. участвует в сопряжении с π – электронами кольца

2. не участвует в сопряжении с π – электронами кольца

8. Пиридиновый азот в цикле

1. облегчает реакции электрофильного замещения в кольце

2. затрудняет реакции электрофильного замещения в кольце

9. Реакции алкилирования в пиридине идут:

1. в кольцо

2. по атому азота

10. Продукт полного восстановления пиридина называется

а) пирролин

б) пирролидин

в) пиперидин

Ответы: 1-г; 2-б; 3-б; 4-б; 5-б; 6-а; 7- а; 8-б; 9-б; 10-в.

Занятие 22