Тест 12. Хромофорами називаються групи атомів, наявність яких в молекулі дає забарвлення речовині

Хромофорами називаються групи атомів, наявність яких в молекулі дає забарвлення речовині. Зазначте, яка із запропонованих груп є хромофором?

A. Азогрупа − N=N−

B. Аминогрупа− NН₂

C. Гидроксогрупа − ОН

D. Карбоксильна група − СООН

E. Сульфогрупа − SO₃H

Еталони відповідей:

1.A, 2.D, 3.A, 4.E, 5.D, 6.C, 7.C, 8.C, 9.B, 10.C, 11.E, 12.A.

КОРОТКІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРОВЕДЕННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

На занятті перевіряється підготовка студентів до проведення практичного заняття, проводиться інструктаж з техніки безпеки при роботі з хімічними реактивами. Під керівництвом викладача виконуються завдання для самостійної роботи. Потім студенти приступають до виконання лабораторної роботи, використовуючи інструкцію робочого журналу.

Після виконання лабораторної роботи студенти оформлюють протокол, роблять висновки до роботи, що перевіряється і контролюється викладачем. Проводиться підсумковий тестовий контроль за темою, підводяться підсумки заняття.

Заняття №12

CПИРТИ. АМІНОСПИРТИ. ЕТЕРИ

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ

Спирти та ефіри відносяться до класу гідроксильних похідних вуглеводнів, в яких один або декілька атомів водню заміщені на гідроксильну групу. Аміноспирти крім гідроксильної групи у своєму складі мають аміногрупу.

Вивчення способів добування та хімічних властивостей гідроксильних похідних вуглеводнів дозволяє детально розглянути на конкретних прикладах механізми реакцій нуклеофільного заміщення, елімінування, окислення.

Спирти та ефіри широко використовуються в органічному синтезі як вихідні сполуки, а також у ролі розчинників. Найважливішим представником одноатомних спиртів є етанол, який використовується в медицині та фармації для виготовлення настоянок, екстрактів, розчинів, як знезаражуючий засіб, для консервації різних анатомічних препаратів. Гліцерин відноситься до двоатомних спиртів і застосовується як основа для мазей та паст, добавка до мил, його нітропохідне - нітрогліцерин справляє судинно - розширюючу дію та застосовується в медицині при стенокардії. Діетиловий ефір знайшов застосування у медицині як препарат для загального наркозу. Представник аміноспиртів – холін – необхідний для життєдіяльності людини та тварин. Нестача холіну може викликати жирове переродження печінки та її цироз. Він відноситься до вітамінів групи В, бере участь у транспорті жирів і метаболізмі білків та вуглеводів.

Таким чином, тема спиртів, ефірів сприяє подальшому вивченню та розумінню біохімічних процесів у нашому організмі.

ЦІЛІ НАВЧАННЯ

Загальна ціль: Вміти інтерпретувати властивості спиртів, ефірів та їх похідних, для застосування у фармацевтичних і токсикологічних дослідженнях.

Конкретні цілі

Вміти:

1. Інтерпретувати електронну будову спиртів, аміноспиртів, ефірів;

2. Вибирати способи добування спиртів, аміноспиртів, ефірів;

3. Визначати хімічні властивості спиртів, аміноспиртів, ефірів;

4. Проводити хімічні реакції добування, ідентифікації та інші реакції, властиві спиртам, аміноспиртам, ефірам.

ЗМІСТ НАВЧАННЯ

Основні теоретичні питання:

1. Класифікація, ізомерія і номенклатура спиртів, аміноспиртів, ефірів та їх похідних.

2. Способи добування спиртів, аміноспиртів, ефірів.

3. Кислотно-основні властивості спиртів. Міжмолекулярна асоціація спиртів.

4. Фізичні і хімічні властивості одно- та багатоатомних спиртів:

- утворення алкоголятів;

- утворення простих і складних ефірів;

- внутрішньомолекулярна та міжмолекулярна дегідратація;

- заміщення гидроксигруп;

- окислення.

5. Хімічні властивості аміноспиртів.

6. Хімічні властивості ефірів.

7. Ідентифікація спиртів, аміноспиртів, ефірів.

8. Окремі представники, застосування.

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. 241-275, 301-305.

2. Черних В.П.. Лекции по органической химии. – Харьков. – 2005. – С. 201-223

3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черних и др.- Харків: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, - С. 2002.-С.238-251, 261-271.

4. Сборник тестов по органической химии/ Под ред. В.П.Черных. – Харків 2005.С. 171-189.

5. Лекції з органічної хімії за темою: «Спирти. Аміноспирти. Феноли».

Додаткова література:

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.
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 спиртів, аміноспиртів та етерів

Принцип методу: особливості хімічних властивостей спиртів, аміноспиртів та етерів витікають з особливостей будови, тобто наявності атому оксигену. Для сполук цього класу легко протікають реакції окислення, більшість з яких може бути використана для ідентифікації цих сполук. Відмінність властивостей в межах одного класу залежить від кількості гідроксигруп, а такод від будови вуглецевого скелету.

Ціль: за допомогою характерних реакцій практично довести хімічні властивості представників класів спиртів, аміноспиртів та етерів.

Обладнання та реактиви: штатив з пробирками, склянки 25 мл, пальник, універсальний індикаторний папір, мірний циліндр, трубка 75 і діаметром 1, 5 см, запаяна з одного цінця, штатив, склограф, конц. H₂SO₄, 10 %-ний р-н H₂SO₄, 10%-ний р-н NaOH, NaOH сух., 10 %-ний р-н K₂Cr₂O₇, 5 %-ний р-н KMnO₄, 3 %-ний р-н CuSO₄, безводний натрію ацетат, етанол, ізопропиловий спирт, трет-бутиловий спирт, реактив Лукаса (еквімолекулярні кількості цинку хло­риду і концентрованої хлороводородной кислоти), розчин фуксин­серністої кислоти, розчин йоду в калію йодиді, діетиловий ефір, сірковуглець, калію гід­росульфіт безводний, гліцерин.

Методика виконання:

Опит 38. Зміна об'єму спирту при змішуванні з водою (контракція)

У скляну трубку завдовжки 75 і діаметром 1, 5 см, запаяну з одного кінця і закріплену в штативі, наливають 48 мл води і обережно по стінці трубки додають 52 мл спирту-ректифі­кату (спирт утворює шар над водою).

Верхній рівень розчину відмічають гумовим кільцем або склографом. Закривають верхній отвір трубки пробкою, енергійно збовтують вміст і знову відмічають верхній рівень розчину. Відчувається розігрівання водно-спиртової суміші і відмічають зменшення сумарного об'єму розчину приблизно до 96 мл

Опит 42. Реакція спиртів з цинку хлоридом в хлоридній кислоті (проба Лукаса)

У три пробірки окремо поміщають по 3-4 краплі етилового, ізопропилового і трет-бутилового спирту, додають по 6 крапель реактиву Лукаса (еквімолекулярні кількості цинку хло­риду і концентрованої хлороводородной кислоти). Вміст пробірок збовтують і спостерігають за змінами, що проходять в пробірках впродовж 5 хв.

Первинні, вторинні і третинні спирти, що містять менше 6 атомів вуглецю, з різними швидкостями утворюють з ре­активом Лукаса хлоралкани. Цю особливість використовують для ідентифікації спиртів. Третинні спирти реагують майже відразу ж з виділенням шару хлоралкану, що не змішується з водою. Вто­ринні спирти – повільніше, приблизно через 5 хв, з ви­діленням крапель хлоралкану і помутнінням розчину. Первинні спирти, за винятком алілового і бензилового спиртів, не взаємодіють з реактивом Лукаса.

Третинні і вторинні спирти можна розрізнити пробою з концентрованою хлоридною кислотою без присутності цинку хлориду. У цих умовах третинні спирти реагують протягом 3-5 хв, вторинні – не реагують.

Опит 43. Отримання складного ефіру

У суху пробірку поміщають на висоту близько 2 мм безводний натрію ацетат, 3 краплі етанолу і 2 краплі концентрованої сульфатної кислоти. Вміст пробірки обережно нагрівають в полум’ї пальника. Відчувають характерний приємний освіжаючий за­пах етилового ефіру оцтової кислоти.

Ця реакція використовується для ідентифікації спиртів і карбонових кислот.

Опит 46. Окислення спиртів

А. Окислення етанолу хромовою сумішшю в кислому середовищі. У пробір­ку поміщають 2 краплі етанолу, 1 краплю 10 %-ного розчину сульфатної кислоти і 2 краплі 5 %-ного розчину калію дихромату. Вміст пробірки нагрівають в полум'ї пальника і через декілька секунд спостерігають перехід помаранчевого забарвлення розчину в синьо-зелений, що обумовлено зміною ступеню окислення хрому.

Відчувають характерний запах оцтового альдегіду, що нагадує запах антонівських яблук. Ця реакція може бути використана для відкриття етилового спирту.

За допомогою піпетки відбирають 1 краплю отриманого розчину і додають в пробірку, що містить 3 краплі розчину фуксин­серністої кислоти. Спостерігають появу рожево-фіолетового забарвлення розчину, що підтверджує утворення оцтового альдеги­ду (див. опит 74).

Б. Окислення етанолу калію перманганатом. У пробірку поміщають 2 краплі етанолу, 2 краплі 5 %-ного розчину калію перманганату і 3 краплі 10 %-ного розчину сульфатної кислоти. Спостерігають знебарвлення рожево-фіолетового забарвлення розчину і вже при слабкому нагріванні відчувають запах оцтового альдегіду, що нагадує запах антонівських яблук:

За допомогою піпетки відбирають 1 краплю отриманого розчину і додають в пробірку, що містить 3 краплі розчину фуксинсерністої кислоти. Спостерігають появу рожево-фіолетового забарвлення розчину, що підтверджує утворення оцтового альде­гіду (див. опит 74).

Опит 47. Утворення йодоформу із спирту (йодоформна проба)

У пробірку поміщають 3 краплі ізопропилового спирту, 3 краплі розчину йоду в калію йодиді і 1-2 краплі 10 %-ного розчину натрію гідроксиду (до знебарвлення розчину).

Вміст пробірки нагрівають в полум'ї пальника і спостерігають помутніння або появу осаду свлабо-жовтого кольору з характерним запахом йодоформу.

Опит 48. Взаємодія багатоатомних спиртів з купруму (II) гидроксидом

У пробірку поміщають 6 крапель 3 %-ного розчину купруму (II) сульфату і 6 крапель 10 %-ного розчину натрію гідроксиду. Вміст пробірки збовтують і спостерігають виділення осаду блакитного кольору – міді (II) гідроксиду.

Частину осаду переносять в пробірку, що містить 1-2 краплі гліцерину. Спостерігають розчинення осаду і появу синього забарвлення розчину, обумовленого утворенням купруму (II) гліцерату. Обидві пробірки нагрівають в полум'ї пальники до кипіння. У пробірці з купруму (II) гліцератом видимих змін не відбувається, на відміну від пробірки з купруму (II) гідроксидом. При на­гріванні купруму (II) гідроксид розкладається з утворенням осаду чорного кольору – купруму (II) оксиду:

Ця реакція є якісною реакцією на багатоатом­ні спирти, що містять у своїй структурі a-глікольний фраг­мент. Вони утворюють з купруму (II) гідроксидом в лужному середовищі хелатний комплекс інтенсивно-синього кольору, що не розкладається при кип'ятінні.

Опит 49. Ксантогенова проба

У пробірку поміщають 1 краплю етилового спирту (ректифика­ту) і 1 мл діетилового ефіру. Вміст пробірки перемішують, додають 1 краплю сірковуглецю і декілька крупинок на­трію гідроксиду. Реакційну суміш злегка підігрівають на водяній лазні, а потім додають 1 краплю 2 %-ного розчину купруму (II) сульфату. Спостерігають появу коричневого осаду купруму (I) этилксантогената:

Ксантогенова проба є найбільш чутливою реак­цією на первинні і вторинні спирти.

Опит 50. Утворення акролеїну з гліцерину

У суху пробірку поміщають декілька кристалів калію гід­росульфіту безводного і 2-3 краплі гліцерину. Вміст про­бірки нагрівають в полум'ї пальника і спостерігають появу па­рів акролеїну, які відчувають по їдкому характерному запаху.

При внесенні в пробірку смужки фільтрувального паперу, змоченою фуксинсерністою кислотою, спостерігають появу рожево-фіолетового забарвлення, що підтверджує утворення акролеїну (див. опит 74).

Опит 67. Міжмолекулярна дегідратація

У суху пробірку поміщають 2 краплі етанолу і 2 краплі кон­центрованої сульфатної кислоти. Суміш обережно нагрівають в полум'ї пальника до початку кипіння. Видаливши від полум'я пальника пробірку, в реакційну суміш додають ще 2 краплі етанолу. Відчувають характерний запах діетилового ефіру.

Міжмолекулярна дегідратація спиртів здійснюється при нагріванні спиртів у присутності каталітичних кількостей мі­неральної кислоти при температурі 140-160 °С.

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.

завдання для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Спиртами називаються сполуки, що мають у своєму складі одну або декілька гідроксильних груп. Виберіть правильну хімічну назва для цієї сполуки:

СН₃- СН-СН=С-СН₂-СН₃

ОН СН₃

A. 3-метилгексен-3-ол-4

B. 1-метил-1-етилбутен-1-ол-3

C. 4- метилгексен-3-ол-2

D. 4-метил-4-етилбутен-3-ол-2

E. 4-метилгексен-4-ол-3

Тест 2

За розміщенням гідроксильної групи у вуглецевому ланцюзі спирти класифікують на первинні, вторинні і третинні. Який з наведених спиртів є вторинним?

А.	(СН3)3С-ОН	В.	СН3-СН2-ОН	С.	С6Н5СН2-ОН
D.		Е.	СН2=СН-СН2-ОН

Тест 3

Найбільш розповсюджений метод одержання спиртів – це відновлення карбонільних сполук. Відновленням якої сполуки можна одержати пропанол-2?

А.		В.		С.	СН2=СН-СН2-ОН
D.		Е.

Тест 4

Кислотні властивості спиртів зумовлені рухливістю атома водню гідроксильної групи. Розташуйте в ряд за зменшенням кислотних властивостей етанол, етиленгліколь, гліцерин:

A. Етанол > етиленгліколь > гліцерин;

B. Етиленгліколь > етанол > гліцерин;

C. Гліцерин > етиленгліколь > етанол;

D. Етанол > гліцерин > етиленгліколь;

E. Етиленгліколь > гліцерин > етанол.

Тест 5

Чим зумовлена контракція спирту?

A. Утворенням міжмолекулярних водневих зв'язків;

B. Кислотними властивостями спиртів.

C. Негативним індуктивним ефектом гідроксильної групи;

D. Позитивним індуктивним ефектом вуглеводневого радикала;

E. Наявністю на атомі кисню неподіленої пари електронів.

Тест 6

При тривалому стоянні па повітрі прості ефіри утворюють вибухонебезпечні гідро пероксиди і пероксиди. За механізмом це є реакція:

A. Відновлення;

B. Нуклеофільного заміщення;

C. Окислення;

D. Нуклеофільного приєднання;

E. Електрофільного заміщення.

Тест 7

Виберіть реакцію, за допомогою якої можна розрізнити первинні, вторинні і третинні спирти:

A. иодоформна проба (I₂ + NaOH);

B. проба Лукаса (ZnCl₂ + HCl конц.)

C. реакція етерифікації (R-COOH; H⁺);

D. ксантогенова проба (CS₂ + NaOH).

Тест 8

До лабораторії надійшли етиловий та метиловий спирти. За допомогою якої реакції їх можна розрізнити?

A. проба Лукаса (ZnCl₂ + HCl конц.);

B. утворення хелатного комплексу з гідроксидом купруму;

C. окисленння (CrO₃, H₂SO₄);

D. взаємодія з галогенангидридами неорганічних кислот.

E. йодоформна проба (I₂ + NaOH);

Тест 9

У фармацевтичній промисловості гліцерин застосовується для одержання судинно-розширюючого препарату – нітрогліцерину. За допомогою якої реакції можна ідентифікувати гліцерин?

A. Реакція окислення з йодною кислотою;

B. Реакція дегідратації з утворенням акролеїну;

C. Окислення хромовим ангідридом у водному розчині сірчаної кислоти;

D. Йодоформна проба;

E. Реакція відновлення.

Еталони відповідей:

1.C, 2.D, 3.B, 4.C, 5.A, 6.C, 7.B, 8.E, 9.B.

КОРОТКІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРОВЕДЕННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

На занятті перевіряється підготовленість студентів до проведення практичного заняття, проводиться інструктаж з техніки безпеки при роботі з хімічними реактивами. Перевіряється виконання домашнього завдання, та під керівництвом викладача виконуються завдання для самостійної роботи. Потім студенти приступають до виконання лабораторної роботи, використовуючи при цьому інструкцію робочого журналу.

Після виконання лабораторної роботи необхідно оформити протокол, зробити висновки до роботи, що перевіряє і контролює викладач. Проводиться підсумковий тестовий контроль по темі, підводяться підсумки роботи.

.

Заняття №13

Феноли. амінофеноли

Актуальність теми

Феноли мають гідроксильну групу при sp² - гібридизованому атомі вуглецю, тому істотно відрізняються за своїми фізичними і хімічними властивостями від спиртів.

Фенол має антисептичні властивості. У вигляді 5 % розчину (карболова кислота) використовується як дезінфікуючий засіб. Знайшов широке застосування у виробництві пластмас, барвників, вибухових речовин, лікарських засобів. Похідні фенолу - крезоли і тимол - дезінфікуючий та антисептичний засоби, пікрінова кислота (2, 4, 6- тринітрофенол) та b- нафтол - реагенти у фармацевтичному аналізі.

Поліатомні феноли, наприклад, пірокатехін, резорцин також проявляють антисептичні властивості. Крім того, пірокатехін є вихідною речовиною в синтезі адреналіну, резорцин використовують при лікуванні шкірних захворювань. Похідне пірокатехіну - адреналін є гормоном групи катехоламінів, який виробляється наднирниками. Він бере участь у регуляції вуглеводневого та жирового обмінів і здатний викликати звуження дрібних кровоносних судин, підвищувати артеріальний тиск, стимулювати діяльність серця.

Амінофеноли, які мають у своєму складі гидроксі- та аміногрупу, також знайшли своє застосування у медичній практиці. Наприклад, п -ацетиламінофенол (парацетамол) використовується як жарознижуючий та болезаспокійливий засіб. Велике значення у синтезі лікарських препаратів і барвників мають ефіри амінофенолів. Ацетильне похідне етилового ефіру амінофенолу - фенацетин - застосовується як жарознижуючий і антиневралгічний засіб.

Вивчення одно- та поліатомних фенолів, уміння інтерпретувати їх хімічну будову і властивості необхідні студентові фармацевтичного факультету для вивчення таких дисциплін, як фармацевтична хімія, токсикологічна хімія, фармакологія. Вони дають змогу визначити взаємозв’язок між їх будовою та дією на організм, розробляти і удосконалювати нові методи синтезу лікарських речовин.

ЦІЛІ НАВЧАННЯ

Загальна ціль: Вміти інтерпретувати хімічні властивості фенолів для використання в фармацевтичній хімії, фармацевтичному та токсикологічному аналізі.

Конкретні цілі

Вміти:

1. Інтерпретувати електронну будову фенолів;

2. Вибирати способи добування фенолів;

3. Визначати хімічні властивості фенолів;

4. Проводити хімічні реакції добування, ідентифікації та інші реакції, властиві фенолам.

ЗМІСТ НАВЧАННЯ

Основні теоретичні питання:

1. Класифікація, номенклатура та ізомерія фенолів;

2. Способи добування фенолів;

3. Фізичні та хімічні властивості одно- та поліатомних фенолів:

- кислотні властивості;

- реакції по гідроксильній групі;

- реакції по ароматичному кільцю;

- окислення фенолів;

4. Способи добування і хімічні властивості амінофенолів.

5. Реакції ідентифікації фенолів. Значення похідних фенолів 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.183-347.-с.275-298.

2. Черных В.П.. Лекции по органической химии. – Харків. – 2005. – С. 223-241.

3. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харків: Изд-во НФАУ; Золоті сторінки, 2002.- С. 251-261.

4. Сборник тестов по органической химии/ Под ред. В.П.Черных. – Харків 2005.С. 171-189.

5. Лекції з органічної хімії за темою: «Феноли. Амінофеноли».

Додаткова література:

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. - Харків: Основа. - 1989.

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 фенолів та амінофенолів

Принцип методу: особливості хімічних властивостей фенолів та амінофенолів витікають з особливостей будови, тобто наявності гідроксигрупи, що є зв’язаною з ароматичною системою. Це й факт змінює як властивості самої гідроксигрупи, так і властивості бензольного кільця. Для сполук цього класу легко протікають електрофільного заміщення в бензольне кільце. Деякі з них, наприклад бромування, можуть бути використані для ідентифікації фенолів.

Ціль: за допомогою характерних реакцій практично довести хімічні властивості представників класів фенолів та амінофенолів.

Обладнання та реактиви: штатив з пробирками, склянки 25 мл, пальник, універсальний індикаторний папір, фенол, предметне скло, конц. H₂SO₄, 10 %-ний р-н NaNO₂, 10 %-ний р-н HCl, 10%-ний р-н NaOH, 5%-ний р-н NaOH, 15%-ний р-н NaOH, яєчний білок, р-ни a– і b–нафтолів, 10 %-ний р-н аміаку, 1%-ний р-н FeCl₃, бромна вода, р-н п -діазобен-золсульфокислоти, сульфанілова кислота, реактив Марки.

Методика виконання:

Опит 52. Розчинність фенолу у воді

Фенол є безбарвною кристалічною речовиною з характерним запахом. Фенол розчиняється у воді і розчиняє воду. Залежно від співвідношення фенол-вода утворюються: рідкий фенол (у 100 г фенолу розчиняється 8 г води) і фенольна, або карболова, вода (1 г кристалічного фені i розчиняється в 15 г води при 20 °С).

У пробірці збовтують 1 краплю рідкого фенолу і 1 краплю води. Спостерігають утворення каламутної рідини - емульсії фенолу, яка при стоянні поступово розшаровується: внизу - розчин води у фенолі, вгорі - розчин фенолу у воді. По каплях при збовтуванні додають воду до тих пір, поки не утворюється прозорий розчин фенолу у воді (фенольна вода). Відмічають характерний запах фенолу. Фенольну воду зберігають для проведення наступних дослідів.

Опит 53. Доказ кислотного характеру фенолу

У пробірці збовтують 10 крапель фенольної води, додають 1 краплю рідкого фенолу. Спостерігають утворення каламутної емуль­сії фенолу у воді, яка при додаванні 1 краплі 10 %-ного розчину натрію гідроксиду миттєво перетворюється на прозорий розчин натрію фен оксиду.

Червоний лакмусовий папір, змочений отриманим розчином натрію феноксиду, забарвлюється в синій колір. Водні розчини фенолятів частково гідролізуються.

Опит 54. Розкладання натрію феноксиду кислотою

В пробірку з прозорим розчином натрію феноксиду, отриманого в попередньому опиті, додають 1-2 краплі 10 %-ного розчину хлоридної кислоти. Спостерігають помутніння рідини внаслідок виділення вільного фенолу.

Феноксиди як сполуки, утворені слабкою кислотою, розкладаються сильнішими кислотами.

Опит 55. Осадження білку фенолом

У пробірку поміщають 1 мл розчину яєчного білку і по краплях додають насичений водний розчин фенолу. Спостерігають помутніння розчину і утворення пластівців або згустків, що обумовлено денатурацією білку. Білки з фенолами утворюють малорозчинні продукти конденсації за участю аміногруп білко­вих молекул.

Опит 56. Кольорові реакції фенолів із ферруму (III) хлоридом

У пробірку поміщають 3 краплі прозорої фенольної води і додають 1 краплю 1 %-ного розчину ферруму (III) хлориду. Спостерігають появу фіолетового забарвлення, обумовленого утворенням суміші комплексних сполук C₆H₅OFeCl₂, (C₆H₅O)₂FeCl, (C₆H₅O)₃Fe. Інтенсивність забарвлення розчину посилюється при розбавленні водою, слабшає або повністю зникає при додаванні етанолу.

Реакцію виконують з 1 %-ными водними розчинами піро­катехіну, резорцину, гідрохінону, пірогалолу і 1 %-ными спир­товыми розчинами a– і b–нафтолів. Відмічають різне забарвлення розчинів.

Кольорова реакція із ферруму (III) хлоридом використовується для ідентифікації фенолів.

Опит 57. Індофенолова проба

У пробірку поміщають 1 краплю фенольної води, 3 краплі 10 %-ного розчину аміаку і додають 3 краплі бромної води. Через декілька хвилин у відбитому світлі спостерігають появу поступово синього забарвлення розчину, що посилюється, обумовленого утворенням індофенолу.

Індофенолова проба використовується для ідентифікації фенолів.

Опит 58. Реакція Ліберману

У пробірку поміщають 0, 5 мл концентрованої сульфатної кислоти, 2-3 краплі 10 %-ного розчину фенолу і 1 краплю 10 %-ного розчину натрію нітриту. При струшуванні суміш забарвлюється в синьо-фіолетовий колір. Забарвлену суміш виливають в склянку з 5 мл води – з'являється рожево-червоне забарвлення розчину. При додаванні 5 %-ного розчину натрію гідроксиду розчин забарвлюється в синій колір.

Реакція Ліберману заснована на конденсації продукту нітрозування фенолу (п -бензохінонмонооксиму) з надлишком фенолу у присутності концентрованої сульфатної кислоти. Індофенол, що утворюється, відноситься до групи хінонімінових барвників і змінює забарвлення залежно від рН середовища. Реакція Ліберману характерна для фенолів, вільних в орто - і пара -положеннях.

Опит 59. Бромування фенолу

У пробірку поміщають 1 краплю рідкого фенолу і 2 краплі води. Вміст пробірки збовтують і до емульсії, що утворилася, додають 6-7 крапель бромної води. Спостерігають виділення біло­го осаду 2, 4, 6-трибромфенолу.

При наступному додаванні надлишку бромної води спостерігають перетворення білого осаду на світло-жовтий за рахунок окислення 2, 4, 6-трибромфенолу і утворення 2, 4, 4, 6-тетрабромциклогексадієн-2, 5-ону-1.

Для видалення надлишку брому вміст пробірки кип'ятять впродовж 1 хв. і охолоджують. Осад, що розчинився при нагріванні, знову виділяється при охолодженні.

Для відновлення 2, 4, 4, 6-тетрабромциклогексадієн-2, 5-она-1 до суспензії при енергійному збовтуванні додають 2 краплі 10 %-ного розчину калію йодиду і 0, 5 мл бензолу. Спостерігають червоно-фіолетове забарвлення бензолового шару (вільний йод) і виділення 2, 4, 6-трибромфенолу.

Гідроксильна група в молекулі фенолу, чинячи сильний електронодонорний вплив, активує бензолове кільце в ре­акції бромування і сприяє одночасному заміщенню атомів гідрогену в положеннях 2, 4, 6 у відсутність каталізатора. Ця реакція використовується для ідентифікації фенолів з вільними орто - і пара - положеннями.

Опит 60. Утворення азобарвника

У пробірку поміщають декілька кристалів фенолу і добав­ляют 1, 5 мл 15 %-ного розчину натрію гідроксиду. За допомогою скляної палички на фільтрувальний папір наносять 2 краплі отриманого розчину, а поруч – 2 краплі розчину п -діазобен-золсульфокислоти, отриманою при змішуванні в окремій про­бірці 0, 1 г сульфанілової кислоти, 5 мл води і 0, 5 мл 10 %-ного розчину натрію нітриту. На межі зіткнення розчинів спостерігають появу червоно-помаранчевого забарвлення.

Реакція азосполучення солей діазонію з фенолами в лужному середовищі з утворенням азобарвника протікає легко, є високочутливою і використовується для ідентифікації фенолів.

Опит 61. Реакція конденсації фенолу з реактивом Марки

На предметне скло поміщають декілька кристалів фено­лу і змочують 1-2 краплями реактиву Марки. При стоянні з'являється вишнево-червоне забарвлення, обумовлене утворенням арилметанового барвника.

Ця реакція використовується для ідентифікації фенолів.

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.

завдання для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Яка з наведених структур не є фенолом?

А.		В.		С.
Д.		Е.

Тест 2

Який проміжний і кінцевий продукти утворюються при окисненні аніліну з подальшим його відновленням?

А.		В.		С.
Д.		Е.

Тест 3

На кислотність фенолів значний вплив справляють замісники в ароматичному ядрі. Розташуйте в порядку зменшення кислотних властивостей фенольного гідроксилу наступні сполуки:

A. 1 > 2 > 3;

B. 2 > 1 > 3;

C. 3 > 2 > 1;

D. 3 > 1 > 2;

E. 2 > 3 > 1.

Тест 4

Амінофеноли мають властивості фенолів та ароматичних амінів. Який продукт утворюється в реакції ацилювання амінофенолу?

А.		В.		С.
D.		E.

Тест 5

Яку якісну реакцію можна використати для виявлення фенолу, резорцину, пірокатехіну, гідрохінону?

A. Реакцію окиснення з K₂Cr₂O₇;

B. Утворення комплексної солі міді (II);

C. Реакція з FeCl₃;

D. Реакція з NaOH;

E. Реакція з H₂SO₄.

Еталони відповідей:

1.C, 2.B, 3.E, 4.A, 5.C.

КОРОТКІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРОВЕДЕННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

На занятті перевіряється підготовленість студентів до проведення практичного заняття, проводиться інструктаж з техніки безпеки при роботі з хімічними реактивами. Перевіряється виконання домашнього завдання та під керівництвом викладача виконуються завдання для самостійної роботи. Потім студенти приступають до виконання лабораторної роботи, використовуючи при цьому інструкцію робочого журналу.

Після виконання лабораторної роботи необхідно оформити протокол, зробити висновки до роботи, що перевіряє і контролює викладач. Проводиться підсумковий тестовий контроль за темою, підводяться підсумки роботи.

Заняття №14

Аліфатичні альдегіди та Аліфатичні кетони

Актуальність теми

Альдегідами та кетонами називають похідні вуглеводнів, які містять у своєму складі карбонільну групу > С=О. Це великий клас органічних сполук, вони знайшли своє застосування у різних галузях.

Формальдегід в великих кількостях використовують у виробництві фенолоформальдегідних, сечовиноформальдегідних та інших смол, необхідних в електропромисловості та машинобудуванні; він є вихідною речовиною у виробництві синтетичного каучука, фарб, лікарських речовин та ін. 37 - 40 % водний розчин формальдегіду застосовується під назвою " формалін" як дезінфікуючий та дубильний засіб, консервант для анатомічних препаратів. Представник аліфатичних кетонів - ацетон - добре відомий як універсальний розчинник і як вихідна речовина для синтезу багатьох органічних сполук. Ацетон також використовують у виробництві штучного шовку, кіноплівки, лаків, лікарських речовин, наприклад, йодоформу.

Уміння інтерпретувати хімічну будову і властивості аліфатичних альдегідів та кетонів необхідні студентові фармацевтичного факультету для вивчення таких дисциплін, як фармацевтична хімія, токсикологічна хімія, фармакологія, фармакогнозія. Вони дають змогу розробляти і удосконалювати нові методи синтезу лікарських речовин.

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 a- 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.

завдання для перевірки досягнення конкретних цілей навчання

Тест 1

Назва кетонів утворюється від назви відповідного вуглеводню і додавання до неї суфікса -ОН. В якій з наведених реакцій утворюється бутанон?

1. CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–Cl + NaOH ®
2. CH₃–CH₂–CH₂–OH + [O] ®
3. CH₃–CH–CH₂–CH₃ + [O] ®

OH

1. CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–OH + [O] ®
2. CH₃–CH₂–CH₂–Cl + NaOH ®

Тест 2

У присутності солей ртуті, як каталізатора, алкіни приєднують воду з утворенням альдегіду або кетону. Який з наведених алкінів за умов реакції Кучерова утворює альдегід?

1. СН₃-Сº СН;
2. СНº СН;
3. СН₃-Сº СН-СН₃;
4. СН₃-СН₂-Сº СН;
5. С₆Н₅-СН₂-Сº СН;

Тест 3

Яка сполука утворюється в результаті термічного розкладання пропілату кальцію?