Лабораторные органическая химия. Лабораторная работа 1 окси, оксокислоты гидроксикарбоновые кислоты опы Свойства молочной кислоты

• Название: Лабораторная работа 1 окси, оксокислоты гидроксикарбоновые кислоты опы Свойства молочной кислоты
• Анкор: Лабораторные органическая химия .doc
• Дата: 22.04.2017
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: Лабораторные органическая химия .doc
• Тип: Лабораторная работа; #5376
• страница: 2 из 3

Часть раствора соли фенилдиазония, полученного в опыте 18, переливают в пробирку и нагревают на горячей водяной бане (или в стакане с горячей водой). Наблюдают выделение газа — азота. После окончания выделения азота ощущается запах фенола:



Образовавшийся фенол отгоняют. Для этого пробирку закреп­ляют в лапке штатива, кладут в нее кипятильники, закрывают пробкой с изогнутой газоотводной трубкой, конец которой опу­щен в пустую охлаждаемую пробирку-приемник, и осторожно на­гревают на газовой горелке. Фенол отгоняется с водой и собирается в пробирке в виде эмульсии. В пробирку-приемник с ото­гнанным фенолом добавляют несколько капель бромной воды. Выпадает белый осадок трибромфенола.

Напишите механизм реакции разложения соли диазония при нагревании ее водного раствора и уравнение реакции взаимодей­ствия фенола с бромной водой.
Опыт 20. Реакции солей диазония без выделения азота (реакции азосочетания)
Реактивы и оборудование: раствор гидросульфата фенилдиазония, N.N-диметиланилин, насыщенный раствор ацетата натрия, 2М соляная кислота, 2М раствор гидроксида натрия, β-нафтол, сульфаниловая кис­лота, нитрит натрия; пипетки, химические стаканы на 50 мл, кристал­лизаторы, лед, мерные цилиндры на 10 мл, стеклянные палочки, иод-крахмальная бумага, пробирки.
20.1. Получение диметиломиноазобензола. Часть раствора (около 1 мл) гидросульфата фенилдиазония, полученного в опыте 96, наливают в пробирку, а затем добавляют 1—2 капли N,N-диметиланилина и несколько капель насыщенного раствора ацетата на­трия. Смесь энергично встряхивают. При этом выпадает желто-оран­жевый осадок N,N-диметиламиноазобензола:



Образование азокрасителей происходит в результате реакции азосочетания соли диазония с ароматическими аминами или фе­нолами. Азосочетание относится к реакциям электрофильного за­мещения, в которых соль диазония является электрофильным ре­агентом.

Напишите механизм этой реакции. Одну каплю полученного красителя переносят в другую про­бирку и добавляют 2—3 мл воды. К полученному раствору при­ливают 2—3 капли 2М соляной кислоты. Раствор приобретает ярко-красную окраску. Часть раствора отливают в другую про­бирку и подщелачивают его 3—4 каплями 2М раствора гидро­ксида натрия. Снова появляется желто-оранжевая окраска:



Раствор N,N -диметиламиноазобензола применяется в качестве индикатора, и в частности для титрования свободной соляной кислоты при анализе желудочного сока. Переход красного цвета в желтый происходит при рН = 4,0.

20.2. Получение красителя нафтолового оранжевого (β-нафтолоранжа). Исходные растворы готовят в трех небольших химичес­ких стаканах. В первом стакане растворяют 0,7 г – нафтола в 10 мл 2М раствора гидроксида натрия при нагревании, во втором — 1 г сульфаниловой кислоты в 2,5мл 2М раствора щелочи при слабом нагревании. К раствору натриевой соли сульфаниловой кислоты добавляют 0,4 г нитрита натрия в 5 мл воды. Полученную смесь охлаждают в кристаллизаторе со льдом и приливают ее при перемешивании в третий стакан с 10 мл предварительно охлажденной 2М соляной кислоты. Окончание реакции диазотирования конт-
ролируют по иодкрахмальной бумаге:



К раствору соли диазония добавляют щелочной раствор β -нафтола. находящийся в первом стакане. Выпадает осадок красителя β -нафтолоранжа:



Напишите механизм реакции азосочетания соли диазония с β -нафтолом. В какой среде проводят реакцию азосочетания с фе­нолами?

Опыт 21. Крашение шерсти и шелка кислотными азокрасителями
Реактивы и оборудование: метиловый оранжевый, 2М раствор серной кислоты; химические стаканы на 100 мл, кусочки белой шерстяной или шелковой ткани.
В состав кислотных азокрасителей входят кислые солеобразующие группы (—СООН; —ОSO₃H; — ОН). Шерсть и шелк — при­родные белковые полимеры, имеющие в своем составе амидные (основные) группы, которые могут связываться с кислотными группировками молекул красителя. Обычно красители получают в виде натриевых солей, поэтому для высвобождения кислотных групп и для более эффективного крашения добавляют кислоту (Н₂SО₄,).

Растворяют 0,1 г метилового оранжевого в 50 мл воды.



Раствор разливают в два стакана. В один из них добавляют 5 мл 2М раствора серной кислоты. В оба стакана опускают по кусочку белой шерстяной или шелковой ткани. Растворы кипятят 5мин. Затем ткани вынимают, промывают водой и высушивают на воз­духе. Окраска ткани, полученная в присутствии серной кислоты, значительно интенсивнее, чем та, что образовалась без добавле­ния кислоты.
Опыт 22. Крашение хлопчатобумажной ткани (ледяное краше­ние)
Реактивы и оборудование: β-нафтол, 1М раствор гидроксида натрия, 2М раствор ацетата натрия, раствор n-нитрофенилдиазонийхлорида; кусочки белой хлопчатобумажной ткани, химические стаканы на 50 мл.
В отличие от шерсти и шелка, хлопчатобумажная ткань, состо­ящая из целлюлозы, не содержит групп, обладающих сродством к кислотным и основным красителям. Взаимодействие красителя и ткани происходит за счет сорбции, поэтому ледяное крашение применяют в тех случаях, когда краситель нерастворим или плохо растворим в воде.

Полоску белой хлопчатобумажной ткани пропитывают 2%-ным раствором β -нафтола в 1М растворе гидроксида натрия. Ткань отжимают и сушат над плиткой или газовой горелкой. Высушенную ткань помещают в стаканчики приливают к ней раствор n-нитрофенилдиазонийхлорида и добавляют 2М раствор ацетата натрия. Ткань окрашивается в красный цвет:



Азосочетание с фенолами (нафтолами) проводят в слабоще­лочной среде, так как нафтолятанион является более сильной электронодонорной группой по сравнению с гидроксильной. За счет этого в щелочной среде в α -положении у нафтолята натрия образуется избыточная электронная плотность, которая является объектом атаки для электрофильной частицы.
Лабораторная работа №3
3. УГЛЕВОДЫ

Углеводы — важнейшие природные органические соединения, в состав которых входят карбонильная и не менее двух гидроксильных групп. По составу и строению углеводы делят на не­сколько групп. Простые углеводы, или моносахариды, — это ве­щества, не способные гидролизоваться (например, глюкоза, фруктоза и т.д.). Углеводы, состоящие из двух и более остатков моносахаридов, называются олигосахаридами. В эту группу угле­водов входят дисахариды (сахароза, лактоза и др.). Полисахариды, или полиозы, состоят из большого числа остатков моносахари­дов, определенным образом связанных между собой (крахмал, клет­чатка, гликоген и др.).

3.1. МОНОСАХАРИДЫ

Опыт 23. Качественная реакция на углеводы с α -нафтолом (ре­акция Молиша)

Реактивы и оборудование: концентрированные растворы углеводов: арабинозы, глюкозы, сахарозы и крахмала, 15%-ный спиртовой ра­створ α -нафтола, концентрированная серная кислота; пипетки, про­бирки.
При взаимодействии с концентрированной серной кислотой все углеводы разлагаются с образованием различных веществ, в частности фурфурола и его производных, которые конденсиру­ются с α -нафтолом с образованием окрашенных соединений.

В четыре пробирки наливают по 1 мл концентрированных ра­створов углеводов: в первую — арабинозы, во вторую — глюкозы, в третью — сахарозы, в четвертую — крахмала. В каждую пробирку добавляют по 1—2 капли 15%-ного спиртового раствора α -нафто­ла, а затем осторожно по стенке при помощи пипетки приливают по 1 мл концентрированной серной кислоты. Серная кислота опус­кается на дно пробирки, и на границе двух слоев постепенно об­разуется кольцо красно-фиолетового цвета.



Опыт 24. Реакции моносахаридов по карбонильной группе
Реактивы и оборудование: 10%-ный раствор глюкозы, 10%-ный раствор формальдегида, нитропрусид натрия, 1%-ный раствор глюкозы, 1%-ный раствор фруктозы, 5%-ный раствор сульфата меди, 10%-ный раствор гидроксида натрия, реактив Фелинга, 1%-ный раствор нитрата серебра, 5%-ный раствор аммиака, солянокислый фенилгидразин, ацетат натрия; водяные бани, пипет­ки, предметные и покровные стекла, микроскоп, пробирки.
24.1. Взаимодействие моносахаридов и формальдегида с нитропрусидом натрия. В две пробирки наливают по 1 мл раствора фуксинсернистой кислоты. В одну из них добавляют 1 мл 10%-ного раствора формальдегида, а во вторую — 1 мл 10%-ного раствора глюкозы. После перемешивания в пробирке с формальдегидом по­является розово-фиолетовое окрашивание, а в пробирке с глюко­зой раствор остается бесцветным.

Моносахариды существуют в виде циклических полуацетальных форм. Таутомерные им цепные формы, содержащие свобод­ные карбонильные группы, присутствуют в растворах в концент­рациях порядка десятых долей процента. Именно этим можно объяснить отсутствие реакции глюкозы с фуксинсернистой кис­лотой, а также и с гидросульфитом натрия.

Напишите схему таутомерных превращений глюкозы при ра­створении в воде.

24.2. Окисление моносахаридов гидроксидом меди (II). В пробирку наливают 2 мл 1%-ного раствора глюкозы и 1 мл 10%-ного ра­створа гидроксида натрия. Раствор перемешивают и по каплям добавляют 5%-ный раствор сульфата меди до появления не исчеза­ющей при встряхивании мути. Необходимо помнить, что избыток гидроксида меди (II) при нагревании разлагается с образованием оксида меди (II) черного цвета, который маскирует красный оса­док оксида меди (I). При недостатке гидроксида меди (II) не свя­занная им глюкоза при нагревании осмоляется, и продукты осмоления темного цвета также маскируют реакцию.

Верхнюю часть реакционной смеси нагревают до начинающего­ся кипения (нижнюю часть оставляют для контроля). В нагретой части раствора появляется желтый осадок гидроксида меди (I), который вскоре переходит в красный осадок оксида меди (I). Одним из про­дуктов окисления глюкозы является глюконовая кислота.



Реакция окисления гидроксидом меди (II) характерна как для альдоз (глюкоза), так и для кетоз (фруктоза). Это связано с тем, что в щелочной среде в присутствии окислителя углеродные це­почки молекул моносахаридов расщепляются с образованием смеси веществ, которые легко окисляются гидроксидом меди (II) с образованием красного осадка оксида меди (I).

24.3. Окисление моносахаридов реактивом Фелинга. Реактивом Фелинга легко окисляются как альдозы, так и кетозы. Следует отметить, что в реакцию окисления с данным реактивом вступа­ют не сами кетозы, а продукты их щелочной деструкции в при­сутствии окислителя.

В две пробирки наливают по 1 мл 1%-ного раствора глюкозы и 1%-ного раствора фруктозы. В каждую из них добавляют по 1 мл реактива Фелинга. Содержимое пробирок тщательно перемешивают и нагревают верхнюю часть раствора до начинающегося ки­пения. В обоих случаях в верхней части жидкости появляется жел­тый осадок гидроксида меди (I), переходящий в красно-оранже­вый осадок оксида меди (I). Цвет нижней части пробирок не изменяется.



Реактивом Фелинга пользоваться удобнее, чем гидроксидом меди (II), так как при нагревании этого реактива с раствором моносахарида не происходит образование черного осадка оксида меди (II), маскирующего красно-оранжевый цвет осадка оксида меди(I). Реакция с фелинговой жидкостью протекает быстрее, поэтому ее широко используют для качественного и количествен­ного определения моносахаридов.

24.4. Окисление моносахаридов аммиачным раствором гидроксида серебра (реакция «серебряного зеркала»). В две чистые пробирки, предварительно прокипяченные с раствором щелочи, наливают по 2—3 мл аммиачного раствора гидроксида серебра. В одну из них добавляют 1,5 мл 1%-ного раствора глюкозы, а во вторую — столько же 1%-ного раствора фруктозы. Пробирки на­гревают на водяной бане (70—80 °С) 10 мин. Металлическое се­ребро выделяется на стенках обеих пробирок в виде зеркального слоя. Следует помнить, что во время нагревания пробирки нельзя встряхивать, иначе серебро выпадет в виде черного осадка.


Как отмечалось в опытах 24.2 и 24.3, при нагревании моноса­харидов в щелочной среде с окислителем происходит расщепле­ние их углеродных цепей, и образующиеся продукты деструкции окисляются аммиачным раствором гидроксида серебра до соот­ветствующих карбоновых кислот. Поэтому в реакцию «серебряно­го зеркала» вступают как альдозы, так и кетозы.

24.5. Реакция замещения карбонильного кислорода в моносахаридах (получение фенилозазонов). В сухую пробирку вносят 100 мг (на кончике шпателя) смеси солянокислого фенилгидразина и ацета­та натрия (соотношение 1:3), а затем добавляют 1 мл 1%-ного раствора глюкозы. Содержимое пробирки тщательно перемешивают и помещают в кипящую водяную баню. Через 15—20 мин содержимое пробирки окрашивается в желтый цвет, и появляет­ся желтый кристаллический осадок фенилглюкозазона. Реакция протекает по следующей схеме:




При встряхивании и охлаждении реакционной смеси количе­ство осадка увеличивается. Каплю жидкости с осадком переносят на предметное стекло, накрывают его покровным и рассматрива­ют форму кристаллов глюкозазона под микроскопом. Кристаллы фенилозазона D-глюкозы имеют форму удлиненных иголок, со­единенных в снопы.

Зарисуйте кристаллы глюкозазона в лабораторном журнале. Следует отметить, что D-фруктоза и D-манноза образуют тот же фенилозазон, что и D-глюкоза, так как у указанных моносахаридов пространственное расположение групп у третьего, четвер­того и пятого атомов углерода одинаково.

Опыт 25. Реакции на гидроксильные группы в моносахаридах
Реактивы и оборудование: глюкоза, 1%-ный раствор глюкозы, 10%-ный раствор гидроксида натрия, 5%-ный раствор сульфата меди (II), ацетат натрия (безводный), уксусный ангидрид; лед, стеклянные палоч­ки, обратные холодильники к пробиркам, пипетки, химические стака­ны на 100 мл, пробирки.

25.1. Образование сахарата меди (II). В пробирке смешивают 1 мл 1%-ного раствора глюкозы и 0,5 мл 10%-ного раствора гидрокси­да натрия. Затем по каплям добавляют 5%-ный раствор сульфата меди. Образующийся вначале голубой осадок гидроксида меди (II) при встряхивании растворяется, и получается синий прозрачный раствор сахарата меди.




Эта реакция доказывает присутствие в молекуле глюкозы не­скольких гидроксильных групп и является качественной реакци­ей, характерной для многоатомных спиртов (см. опыт 19).

25.2. Получение пентаацетилглюкозы (тяга). В сухой пробирке смешивают 1 г глюкозы и 0,5 г прокаленного ацетата натрия. К смеси добавляют 5 мл уксусного ангидрида. Содержимое пробирки тща­тельно перемешивают стеклянной палочкой. Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником и при встряхивании осторож­но нагревают на газовой горелке 5—10 мин. Затем реакционную смесь охлаждают и выливают в стакан, содержащий 25 мл ледяной воды. Содержимое стакана перемешивают и через некоторое время наблюдают образование кристаллов пентаацетилглюкозы.



Опыт 26. Цветные реакции на моносахариды
Реактивы и оборудование: 2%-ный раствор глюкозы, 2%-ный раствор фруктозы, 5%-ный раствор меда, реактив Селиванова, арабиноза, соляная кислота, разбавленная водой в объемном соотношении 1:1, анилин (свежеперегнанный), ледяная уксусная кислота, 0,1%-ный раствор арабинозы, орциновый реактив (см. приложе­ние 1); пипетки, водяные бани, пробирки.
26.1. Реакция Селиванова на кетогексозы. В две пробирки на­ливают по 2мл реактива Селиванова. В одну из них добавляют 3—4 капли 2%-ного раствора фруктозы, а в другую — столько же 2%-ного раствора глюкозы. Обе пробирки нагревают на горячей водяной бане (80 °С) 5—10 мин. В пробирке с фруктозой появля­ется оранжевое, а затем розово-красное окрашивание. Раствор, содержащий глюкозу, не окрашивается.



Эта реакция позволяет различить альдозы и кетозы. При нагре­вании с соляной кислотой фруктоза (кетоза) превращается в оксиметилфурфурол, который вступает в реакцию конденсации с резорцином, входящим в состав реактива Селиванова, в резуль­тате чего получается окрашенное в розово-красный цвет соедине­ние. Альдозы также дают эту реакцию, но протекает она медлен­нее, при более высокой температуре (длительное кипячение).

Этот опыт повторяют с 5%-ным раствором меда.

26.2. Реакция на пентозы с анилином. В сухую пробирку помеща­ют несколько крупинок арабинозы или другой пентозы, добавля­ют 1 мл раствора соляной кислоты (1:1) и 1 мл свежеперегнан­ного анилина. Реакционную смесь нагревают до кипения на газовой горелке. Через некоторое время появляется интенсивное розово-красное окрашивание раствора.