Образец лабораторной работы по органической химии. свойства двухосновных карбоновых кислот

Предисловие
ЧАСТЬ I МЕТОДЫ РАБОТЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
Глава I. Организация работы и техника безопасности
1. Общие правила работы в лаборатории органического синтеза
2. Меры предосторожности и первая помощь при несчастных случаях
Работа с ядовитыми и едкими веществами
Работа с легковоспламеняющимися и взрывоопасными веществами
Правила обращения со стеклом
Первая помощь при ожогах, отравлениях и других несчастных случаях
Тушение местных загораний и горящей одежды
3. Основная лабораторная химическая посуда
4. Сборка приборов
5. Мытье и сушка химической посуды
6. Пользование литературой и правила составления отчета
Глава II. Основные операции при работе в химической лаборатории
1. Нагревание
2. Охлаждение
3. Измерение и регулирование температуры
4. Измельчение и перемешивание
5. Растворение и свойства некоторых органических раствори гелей
Этиловый спирт
Метиловый спирт
Диатиловый эфир
Петролейный эфир
Ацетон
6. Сушка и основные осушители
Осушивание газов
Высушивание органических жидкостей
Высушивание твердых веществ
Основные осушители
7. Фильтрование
Фильтрование при обычном давлении
Фильтрование под вакуумом
Глава III. Методы очистки органических веществ
1. Кристаллизация
Выбор растворителя
Проведение перекристаллизации
Отделение кристаллов
2. Возгонка (сублимация)
3. Экстракция
4. Перегонка
Простая перегонка при атмосферном давлении
Перегонка с водяным паром
Перегонка при пониженном давлении
Фракционная (дробная) перегонка
Ректификация
5. Хроматография
Адсорбционная хроматография
Распределительная хроматография
Хроматография на бумаге
Ионообменная хроматография
Глава IV. Определение важнейших констант органических соединений
1. Температура плавления
2. Температура кипения
3. Относительная плотность
4. Показатель преломления
5. Молекулярный вес
Глава V. Работа со сжатыми и сжиженными газами
1. Газовые баллоны и обращение с ними
2. Дозирование газов
3. Очистка и введение газов в прибор
4. Правила техники безопасности при работе с газовыми баллонами
Глава VI. Количественный элементный анализ органических веществ
1. Определение углерода и водорода полумикрометодом
Сборка установки
Выполнение анализа
2. Определение азота полумикрометодом (по Дюма)
Сборка установки
Выполнение анализа
3. Определение углерода и водорода микрометодом
Сборка установки
Выполнение анализа
ЧАСТЬ II СИНТЕЗЫ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Глава VII. Реакции галогенироваиия
1. Замещение гидроксильной группы спирюв галогеном
2. Замещение гидроксильной группы кислот галогеном
3. Присоединение галогена по кратной связи
4. Прямое замещение водорода галогеном
5. Примеры синтезов
Бромистый этил
(?)-Бромнафталин и бромистый этил
Йодистый этил
Бромистый бутил
Хлористый ацетил
Хлористый бензоил
1,2-Дибромэтан
Бромбензол
(?)-Бромнафталин
(?)-Броманизол
Глава VIII. Реакции алкилирования
1. Алкилирование ароматических углеводородов спиртами в присутствии серной кислоты
2. Получение простых эфиров
3. Примеры синтезов
втор-Бутилбензол
Дибутиловый эфир
Изоамиловый эфир
Дифениловый эфир
Фенетол
Этиловый эфир (?)-нафтола (неролин новый, бромелия)
Анизол
Глава IX. Реакции ацилирования
1. Ацилирование спиртов и аминов карбоновыми кислотами
2. Ацилирование спиртов, фенолов и аминов хлорангидридами кислот
3. Ацилирование спиртов, фенолов и аминов ангидридами кислот
4. Примеры синтезов
Уксусноэтиловый эфир
Уксусноизоамиловый эфир
Этиловый эфир хлоруксусной кислоты
Диэтиловый эфир щавелевой кислоты
Этиловый эфир бензойной кислоты
Бензанилид
Аспирин (ацетилсалициловая кислота)
(?)-Нафтилацетат
Ацетанилид
Глава X. Реакции Фриделя-Крафтса
1. Алкилирование ароматических соединений
2. Ацилирование ароматических соединений
3. Примеры синтезов
Изопропилбензол
Дифенилметан
Ацетофенон
Бензофенон
Глава XI. Реакции окисления
1. Окисление по двойной связи
2. Окисление первичных и вторичных спиртов до альдегидов или кетонов
3. Окисление альдегидов и кетонов до кислот
4. Окисление метальных и метиленовых групп
5. Получение хинонов окислением
6. Примеры синтезов
Ацетальдегид
Пропионовый альдегид
Изовалериановый альдегид
Бензофенон
Изомасляная кислота
Валериановая кислота
Бензойная кислота
Бензохинон
Антрахинон
Глава XII. Реакции нитрования
1. Нитрование углеводородов жирного ряда
2. Нитрование углеводородов ароматического ряда
3. Примеры синтезов
Нитрометан
Нитробензол
(?)- и (?)-Нитротолуол
(?)- и (?)-Нитрофенол
(?)-Нитронафталин
Глава XIII. Реакции аминирования
1. Получение аминов жирного ряда
2. Получение аминов ароматического ряда
3. Примеры синтезов
Метиламин
Анилин
(?)- и (?)-Толуидин
(?)-Нафтиламин
Глава XIV. Реакции сульфирования
1. Сульфирование ароматических соединений
2. Примеры синтезов
(?)-Нафталинсульфокислота (натриевая соль)
Бензолсульфокислота (натриевая соль)
(?)-Толуолсульфокислота
Сульфаниловая кислота
Глава XV. Реакции диазотироваиия и азосочетаиия
1. Реакции солей диазония, сопровождающиеся выделением азота
2. Реакции солей диазония, идущие без выделения азота
3. Примеры синтезов
Фенол
Иодбензол
Гелиантин
(?)-Нафтолоранж
Глава XVI. Реакции Гриньяра
1. Получение углеводородов
Количественное определение активного водорода по Чугаеву-Церевитинову
2. Получение карбоновых кислот
3. Получение спиртов
4. Примеры синтезов
Фенилуксусная кислота
Трифенилкарбинол
Дифенилкарбинол (бензгидрол)
Глава XVII. Реакция Канннццаро
Синтез бензойной кислоты и бензилового спирта
Глава XVIII. Реакция Клайзена
Примеры синтезов
Ацетоуксусный эфир
Бензоидацетор
Глава XIX. Реакции полимеризации и поликонденсации
1. Полимеризация
2. Поликонденсация
3. Примеры синтезов
Паральдегид
Полистирол
Полиметилметакрилат
Сополимер стирола с метилметакрилатом
Метилметакрилат (из полиметилметакрилата)
Глифталеваи смола
Феноло-формальдегидная смола
Глава XX. Идентификация
1. Предварительные испытания
2. Качественные реакции
3. Получение производных
Рекомендуемая литература
Приложения
1. Осушители для органических соединений
2. Давление пара воды при различных температурах
3. Давление сжиженных газов в баллонах
4. Цвет баллонов со сжатыми газами
5. Плотность растворов серной кислоты (20°С)
6. Плотность растворов соляной кислоты (20°С)
7. Плотность растворов азотной кислоты (20°С)
8. Плотность растворов едкого натра (20°С)
9. Плотность растворов едкого кали (20°С)
10. Физические свойства спиртов и их производных
11. Физические свойства фенолов и их производных
12. Физические свойства альдегидов и их производных
13. Физические свойства кетонов и их производных
14. Физические свойства карбоновых кислот и их производных
15. Физические свойства первичных н вторичных аминов и их производных
16. Физические свойства алкилгалогенндов и их производных

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А. А. ЖДАНОВА

Г. В. ГОЛОДНИКОВ, Т. В. МАНДЕЛЬШТАМ

ПРАКТИКУМ ПО ОРГАНИЧЕСКОМУ СИНТЕЗУ

Издательство Ленинградского университета Ленинград, 1976

Под редакцией проф. К. А. Оглоблина

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Ленинградского университета

УДК (075.8) 547: 542.91

Г. В, Галодннков, Т. В. Мандельштам. Практикум по органическому синтезу.

Л., Изд-во Ленингр. ун-та, 1976, с. 376.

Учебное пособие составлено на основе опыта проведения практикума по органическому синтезу на химическом факультете Ленинградского университета. Дано описание синтезов более 160 препаратов, причем 30 методик излагаются в практикуме впервые. Приводятся основные методы выделения, очистки и идентификации органических веществ. В отличие от существующих отечественных пособий в книге методы синтеза препаратов сгруппированы по признаку общности механизма реакции, что позволяет лучше систематизировать фактический материал органической химии и теснее связать теорию с практикой органического синтеза. Описанию практических работ в каждой главе предшествует общая часть, знакомящая с современными представлениями о механизме рассматриваемых реакций и дающая характеристику основных синтетических методов. Впервые в руководство к лабораторным работам включен раздел по реакциям циклоприсоединения.

Учебное пособие предназначено для студентов химических факультетов университетов и других высших учебных заведений. Ил. - 52, табл. -- 9.

Рецензенты:

Кафедра органической химии Педагогического института им. А.И. Герцена (зав. кафедрой проф. В. В, Перекалин), профессор Я. М, Слободин

© Издательство Ленинградского университета,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга представляет собой руководство к лабораторным работам по органическому синтезу, составленное на основе опыта проведения лабораторного практикума на химическом факультете Ленинградского университета.

Материал разбит иа 7 глав. Две первые вводные главы посвящены общим методам и приемам работы в лаборатории органического синтеза, а также правилам техники безопасности.

Последующие главы включают описание синтезов органических препаратов. В отличие от большинства существующих руководств в этом пособии синтезы сгруппированы по признаку общности механизма реакций, а не по признаку общности синтетического метода. Такая классификация органических реакций позволяет студентам более1 сознательно подходить к выбору конкретных условий того или иного синтеза, увязывая теоретические представления органической химии с экспериментом.

Описанию практических работ в каждой главе предшествует введение, знакомящее с современными представлениями о механизме изучаемых реакций и дающее характеристику основных синтетических методов.

Приведенные в книге прописи лабораторных работ отличаются друг от друга степенью сложности эксперимента, длительностью работы, количествами исходных веществ (макро- и полумикро-варианты), методами выделения и очистки получаемых препаратов. В целом ряде случаев можно сделать выбор из нескольких предлагаемых способов получения данного вещества. Большое количество описанных в книге синтезов позволяет преподавателю составить для студента такой набор работ, при котором продукт одной реакции служит исходным веществом для другой. Это повышает заинтересованность и ответственность студентов при выполнении практической работы.

Главы 1, 2 и 7 написаны Г. В. Голодниковым, главы 5 и 6 - Т. В. Мандельштам, главы 3 и 4 - совместно Т. В. Мандельштам и Г. В. Голодниковым.

Прописи получения некоторых соединений, заимствованные с незначительными изменениями из ранее изданных руководств, помечены в тексте книги соответствующей данному руководству цифрой при названии работы. Так, цифра соответствует «Общему практикуму по органической химии» (М., «Мир», 1965), цифра - книгам Ю. К. Юрьева «Практические работы по органической химии», вып. I, II и III (Изд-воМоск. ун-та, 1957- 1961), цифра - руководству «Препаративная органическая химия» под ред. В. Полачковой (ГХИ, М., 1959), цифра - книге Г. Либа и В. Шенигера «Синтезы органических препаратов из малых количеств веществ» (ГХИ, 1957), цифра + H2O > HOOC - COOH

ацетилен щавелевая кислота

Так же, как и в предыдущих опытах, изучают горение ацетилена на воздухе. Описание опыта. В пробирку наливают около 1 мл воды и бросают кусочек карбида кальция. Быстро закрывают отверстие пробкой с газоотводной трубкой. Реакция протекает бурно и быстро. Чтобы замедлить реакцию, можно добавить на 3-4 капли приливаемой воды одну каплю разбавленной серной кислоты. Выделяющийся газ пропускают через заранее приготовленные растворы перманганата калия и бромной воды. Затем газ собрать и поджечь. Подержать высоко над пламенем горящего ацетилена кусок стекла. Ацетилен горит с образованием копоти (при недостатке притока воздуха) или светящимся пламенем (признак ненасыщенности соединения). Реакция горения ацетилена:

2HC CH + 5O2 4СО2 +2Н2О

ГАЛОИДОПРОИЗВОДН ЫЕ АЛИФАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ (ГАЛОИ Д АЛКИЛЫ)

Галоидопроизводные алифатических углеводородов можно рассматривать как производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галоида. В зависимости от замещения одного, двух, трёх и т.д. атомов на галоиды различают моногалоидопроизводные и полигалоидопроизводные.

Название простейших галоидопроизводных составляется обычно по аналогии с названием неорганических солей галоидоводородных кислот с обозначением входящих в их состав радикалов. Например, СН3Cl - метилхлорид и т.д.

Галоид может замещать водород у различных углеродных атомов в цепи. сли галоид стоит у углерода, связанного с одним углеродным атомов, галоидопроизводное называется первичным; например, соединение СН3-СН2-Cl называется первичным этилхлоридом. Если галоид стоит у углерода, связанного с двумя углеродными атомами, галоидопроизводное называется вторичным, например, соединение:

называется вторичным бутилхлоридом (2-хлорбутан). И, наконец, если галоид стоит при углероде, связанном с тремя углеродными атомами, галоидопроизводное называется третичным, например, соединение:

называется третичным изобутилхлоридом (2-метил 2-хлорпропан). Все три соединения являются изомерными. Из этих примеров видно, что для галоидопроизводных имеет место как изомерия цепи, так и изомерия положения галоида. В отличие от предельных углеводородов их галоидопроизводные являются реакционноспособными соединениями вследствие наличия полярной связи между атомов углерода и галоидом. Они легко могут обменивать атом галоида на другие атомы или группы атомов, как, например, - ОН, -СN, -NH2 и др.

Л абораторная работа 5

Синтез этилбромида

Этилбромид может быть получен по одному из общих способов получения галоидопроизводных действием галоидоводородных кислот на спирты:

C2H5OH + HBr > C2H5Br + H2O

Практически вместо бромоводорода берут бромид калия и серную кислоту. Образующийся в результате взаимодействия этих веществ - бромоводород, реагирует со спиртом. Реакция обратима. Чтобы направить её в сторону образования этилбромида, берут избыток серной кислоты, которая связывает образующуюся при реакции воду.

Часть спирта реагирует с серной кислотой, образуя этилсерную кислоту, которая затем, вступая в реакцию с бромоводородом, образует также этилбромид. Реакция протекает по следующему уравнению:

CH3CH2OH + HO- SO3H > CH3CH2 OSO3H + H2O

CH3CH2OSO3H + HBr > CH3CH2Br + H2SO4

Описание опыта . В колбу ёмкостью 100 мл вливают через капельную воронку 5 мл этилового спирта и затем небольшими порциями 5 мл концентрированной серной кислоты. Так как при этом происходит разогревание, колбу со смесью охлаждают водой, после чего в неё вливают по каплям 3,5 мл воды и всыпают 5 г бромида калия. Затем колбу закрывают корковой пробкой и присоединяют к холодильнику, соединённому с аллонжем. Конец аллонжа опускают в колбу с водой таким образом, чтобы он был погружён в воду примерно на 1-2 мм. Перед началом реакции в приёмник бросают несколько кусочков льда для лучшего охлаждения легко испаряющегося этилбромида.

Реакционную смесь осторожно нагревают на асбестовой сетке до кипения, не давая жидкости сильно вспениваться, иначе может произойти перебрасывание её в приёмник. Реакция начинается довольно скоро, что можно обнаружить по падению тяжёлых маслянистых капель этилбромида на дно колбы. Когда падение капель этилбромида почти прекратится, нагревание прекращают.

Полученный этилбромид отделяют от водного слоя. Для этого всю смесь переносят в делительную воронку и, осторожно открывая кран, сливают нижний маслянистый слой в приготовленную чистую пробирку и тотчас закрывают её пробкой.

Этилбромид представляет собой тяжёлую бесцветную жидкость со сладковатым запахом, плотностью 1,486 и температурой кипения 38,40С. Напишите уравнение реакции. Сделайте пробу Бельштейна на присутствие галоида. Полученный препарат сдать преподавателю.

Л абораторная работа 6

Тема : «Ароматические углеводороды»

Арены (или ароматические углеводороды) - это соединения, молекулы которых содержат устойчивые циклические группы атомов (бензольные ядра) с особым характером химических связей.

Простейшие представители:

одноядерные арены:

многоядерные арены:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нафталин Антрацен

Бензол представляет собой бесцветную, легкоподвижную жидкость с температурой кипения 80,10С, застывающую при охлаждении в бесцветные кристаллы с температурой плавления 5,530С, обладает своеобразным запахом. Легко воспламеняется и горит коптящим пламенем. Судя по суммарной формуле, можно предположить, что бензол является сильно ненасыщенным соединением, аналогичным, например, ацетилену.

Однако, химические свойства бензола не подтверждают такого предположения. Так, при обычных условиях бензол не даёт реакций, характерных для непредельных углеводородов: не вступает в реакции присоединения, не обесцвечивает раствор перманганата калия KMnO4.

В молекуле бензола все атомы углерода и водорода лежат в одной плоскости, причем атомы углерода находятся в вершинах правильного шестиугольника с одинаковой длиной связи между ними, равной 0,139 нм. Все валентные углы равны 120.

Такое расположение углеродного скелета связано с тем, что все атомы углерода в бензольном кольце имеют одинаковую электронную плотность и находятся в состоянии sp2 - гибридизации.

Опыт 1 . Реакция бензола с бромом и перманганатом калия.

В две пробирки наливают по 0,5 мл бензола. В одну из них добавляют 1 мл бромной воды, в другую - несколько капель перманганата калия. Смеси энергично встряхивают и дают отстояться.

Запишите наблюдения и объясните.

Синтез. «Нитрование бензола»

Описание работы . О пыт проводят в вытяжном шкафу, так как пары нитробензола ядовиты. В колбу объёмом 100 мл, оснащённой охлаждением (40ч50 см) приливают 25 мл концентрированной серной кислоты H2SO4 и осторожно наливают капельным методом 20 мл концентрированной азотной кислоты НNO3. Охлаждают смесь до комнатной температуры и перемешивая приливают 18 мл бензола (образуется эмульсия). При нитровании бензола следят, чтобы температура реакционной смеси не превышала 500С и не была ниже 250С. Реакцию проводят на водяной бане с терморегулятором. Реакцию нитрования продолжают 45 мин. при температуре 600С. После чего реакционная смесь охлаждается холодной водой и при помощи делительной воронки разделяется. Нитробензол находится в нижней части делительной воронки. Затем нитробензол промывают разбавленным раствором гидроксида натрия и холодной водой. Промытый нитробензол приливают в конусообразную колбу и добавляют прокалённый хлорид кальция. Колбу закрывают пробкой с воздушным охладителем и нагревают на водяной бане до образования прозрачной жидкости. Осушенный нитробензол приливают в колбу Вюрца, оснащённой воздушным охлаждением и перегоняют при температуре 207ч2110С. Выход бензола 22 г.

Нитробензол представляет собой маслянистую жидкость жёлтого цвета с запахом горького миндаля. Нитробензол в воде не растворяется, а растворяется в спирте, бензоле, эфире. Молекулярная масса 123,11, температура кипения 210.90С.

Пары н итро бензола ядовиты, поэтому после опыта его необходимо слить в специальн ую склянк у .

Опыт 3 . Сульфирование ароматических углеводородов .

Описание опыта . В две пробирки помещают по 3 капли толуола, во вторую - несколько кристалликов нафталина. В каждую пробирку приливают по 4-5 капель концентрированной серной кислоты и нагревают на кипящей водяной бане при постоянном встряхивании в течение 10 минут. Нафталин частично возгоняется и кристаллизуется на стенках пробирки выше уровня жидкости, его необходимо повторно расплавить, прогревая всю пробирку. Отмечают время, необходимое для получения однородного раствора.

После этого пробирку охлаждают в холодной воде и добавляют в неё 0,5 мл воды. Если сульфирование прошло полностью, образуется прозрачный раствор, так как сульфокислоты хорошо растворимы в воде. Напишите уравнения реакций сульфирования толуола и нафталина при разных температурах.

Кислородсодержащие органические соединения

Существует огромное число органических соединений, в состав которых наряду с углеродом и водородом входит кислород. Атом кислорода содержится в различных функциональных группах, определяющих принадлежность соединения к определенному классу.

Л абораторная работа 7

Тема : «Спирты»

Спиртами называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксогрупп, соединённых с углеводородным радикалом.

Гидроксогруппа является функциональной группой спиртов. В зависимости от характера углеводородного радикала спирты подразделяются на алифатические (предельные и непредельные) и циклические.

Спирты классифицируют по различным структурным признакам:

1. По числу гидроксогрупп (атомности) в молекуле спирты подразделяются на одно-, двух-, трёхатомные и т.д.

Например:

В многоатомных спиртах различают первично-, вторично- и вторично- и третичноспиртовые группы. Например, молекула трехатомного спирта глицерина содержит две первичноспиртовые (HO-СH2-) и одну вторичноспиртовую (-СН(ОН)-) группы.

2. В зависимости от того, с каким атомом углерода связана гидроксогруппа, различают спирты:

первичные R- CH2-OH

вторичные R1 - CH - R2

третичные R1 - C - R3

где R1, R2, R3 - углеводородные радикалы, могут быть одинаковыми и разными.

3. По характеру углеводородного радикала, связанного с атомом кислорода, выделяют следующие спирты:

? предельные , или алканолы, содержащие в молекуле лишь предельные углеводородные радикалы, например,

2-метилпропанол-2

? непредельные , и ли алкенолы, содержащие в молекуле кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода, например:

CH2=CH-CH2-OH НС? С - СН - СН3

? ароматические, т.е. спирты, содержащие в молекуле бензольное кльцо и гидроксогруппу, связанные друг с другом не непосредственно, а через атомы углерода, например:

Фенилкарбинол (бензиловый спирт)

Опыт 1. Растворимость спиртов в воде

Простейшие одноатомные спирты хорошо растворимы в воде. Растворимость убывает по мере увеличения молекулярной массы. Растворимость многоатомных спиртов возрастает с увеличением количества гидроксогрупп. Водные растворы спиртов имеют нейтральную среду.

Описание опыта . В отдельные пробирки вливают по несколько капель метилового, этилового и изоамилового спиртов и добавляют в каждую пробирку 2-3 мл воды. Взбалтывают. Отметьте наличие или отсутствие слоев. Сделайте вывод о растворимости спиртов.

Испытать растворы спиртов на лакмусовую бумагу. Изменения окраски не происходит. Напишите структурные формулы взятых спиртов.

Контрольные вопросы и упражнения :

Опыт 2. Получение алкоголята натрия

Одноатомные спирты как нейтральные соединения не вступают в реакцию с водными растворами щелочей. Водород гидроксогруппы может вытесняться только металлическим калием или натрием с образованием соединений, называемых алкоголятами, например:

2C2H5OH + 2Na 2C2H5ONa + Н2^

Это соединение хорошо растворяются в спирте. При действии воды разлагается с образованием спирта и щелочи:

C2H5ONa + Н2О C2H5OH + NaОН (рН >7)

Описание опыта. В пробирку с 1 мл обезвоженного этилового спирта бросают небольшой кусочек металлического натрия, очищенного и высушенного фильтровальной бумагой, и закрывают отверстие пробирки с газоотводной трубкой. (Если разогревание приводит к вскипанию спирта, то смесь охлаждают в стакане с холодной водой ). Выделяющийся газ поджигают. Если натрий прореагировал не полностью, то добавляют избыток спирта, доводя реакцию до конца.

После того как весь натрий прореагирует, пробирку охлаждают и добавляют 3-4 капли воды и 1 каплю фенолфталеина. Раствор испытать лакмусовой бумажкой. органический углеводород альдегид кетон

Опыт 3. Получение глицерата меди (II )

В многоатомных спиртах водороды гидроксогрупп легче замещаются на металлы, чем в одноатомных спиртах. Так, для трёхатомных спиртов - глицеринов соответствующие металлические производные - глицераты получают даже при действии на глицерин оксидов тяжёлых металлов и их гидратов, например, гидрат оксида меди. Это свидетельствует о том, что в отличие от одноатомных спиртов многоатомные спирты обладают слабыми кислотными свойствами.

Описание опыта. Приготовить гидроксид меди (II). Для этого в пробирку наливают около 1 мл 10%-ного раствора сульфата меди (CuSO4) и добавляют немного 10%-ного раствора гидроксида натрия (NaOH) до образования осадка гидроксида меди. К полученному осадку добавляют по каплям глицерин и пробирку встряхивают. Осадок растворяется, получается раствор тёмносинего цвета. Уравнение реакции образования глицерата меди:

CuSO4 + 2NaOH Cu(ОН)2v + Na2SO4

Л абораторная работа 8

Тема: « Фе нолы»

Фенолами называют производные ароматических углеводородов, олекулы которых содержат одну или несколько гидроксогрупп -ОН, непосредственно соединённых с атомами углерода бензольного кольца.

В зависимости от числа гидроксогрупп различают: одноатомные фенолы и многоатомные.

фенол 1,2-диоксибензол 1,3-диоксибензол 1,4-диоксибензол

о -диоксибензол м -диоксибензол п -диоксибензол (пирокатехин) (резорцин) (гидрохинон)

1,2,3-триоксибензол 1,3,5-триоксибензол 1,2,4-триоксибензол (пирогаллол) (флюроглюцин) (гидроксигидрохинон)

Фенолы, в отличие от спиртов, обладают слабокислотными свойствами. Это выражается в том, что они легко вступают в реакцию со щелочами, образуя соединения, аналогичные алкоголята, называемые фенолятами. Простейший фенол называют карболовой кислотой. Для фенолов, кроме реакций замещения водородагидроксогруппы, характерны реакции замещения водорода в бензольном ядре, например, реакция галогенирования, нитрования и сульфирования. Эти реакции протекают легче, чем у бензола, так как наличие гидроксогруппы в ядре резко увеличивает подвижность атомов водорода в орто- и пара-положении.

Опыт 1. Действи е хлорного железа на фенолы

Фенолы, как одноатомные, так и многоатомные, дают характерное окрашивание при добавлении раствора хлорида железа. Эта реакция является качественной пробой на фенол.

В нимание! Фенол - едкое вещество. При работе с ним нельзя допускать его попадания на кожу, он вызывает ожоги.

Описание опыта. В пробирку с 0,5 мл раствора фенола добавляют 2-3 капли 1%-ного раствора хлорида железа (III). Аналогичные опыты проводят с водными растворами резорцина, пирогаллола и гидрохинона. Растворы фенола и резорцина окрашиваются в фиолетовый цвет, раствор пирогаллола - в буро-красный. Гидрохинон не даёт характерного окрашивания с хлорным железом, так как легко окисляется им с образованием хинона. Объясните наблюдение. Уравнения реакций:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опыт 2 . Получение фенолята натрия.

Описание опыта . Несколько мл эмульсии фенола налить в пробирку. Прибавить осторожно, по каплям, раствор едкого натра до полного растворения фенола. Образуется фенолят натрия. К полученному феноляту добавить по каплям 10%-ный раствор серной кислоты до кислой реакции. В этом случае вновь выделится фенол в виде эмульсии. Уравнения реакций:

Опыт 3 . Бромирование фенола.

Описание опыта. В сухую пробирку налить 5 мл 1%-ного раствора фенола и при постоянном встряхивании добавлять насыщенный раствор бромной воды до образования осадка. Уравнение реакции:

Л абораторная работа 9

Тема : « Альдегиды и кетоны »

Альдегиды и кетоны относятся к карбонильным соединениям.

Альдегиды - это органические соединения, в молекулах которых атом углерода карбонильной группы связан с атомом водорода и углеводородным радикалом.

Общая формула:

где, - функциональная группа альдегидов,

R - углеводородный радикал

Кетоны - это о рганические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу, соединенную с двумя углеводородными радикалами. Общая формула:

где R, R" - углеводородные радикалы, могут быть одинаковыми и разными.

этилуксусный альдегид (р) диметилуксусный альдегид (р)

3-метилпентаналь (с) вторичный изобутил уксусный альдегид (р)

метилпропилкетон (р) метилизопропилкетон (р)

СН3 - СН2- С - СН2 - СН3

пентанол -3 (с)

диэтилкетон (р)

Опыт 1. Получение уксусного альдегида окислением этанола .

Описание опыта . В пламени спиртовки окисляют медную проволоку, имеющую на конце петлю, раскалив её докрасна, затем быстро опускают её в пробирку со спиртом и закрывают пробирку пробкой.

Происходит восстановление оксида меди до металлической меди и окисление спирта в альдегид. Полученный раствор альдегида сохранить для дальнейших опытов. Уравнение реакции:

CH3 -СН2-OH + CuO + Cu + H2O

Опыт 2. Реакция серебряного зеркала на альдегид.

Альдегиды легко окисляются, иногда даже кислородом воздуха, а также оксидами металлов серебра и меди. При этом образуются кислоты с тем же числом углеродных атомов в цепи.

Реакция окисления альдегидов действием оксида серебра является наиболее чувствительной на альдегидную группу (реакция серебряного зеркала). Реактивом служит аммиачный раствор гидрата оксида серебра. При этой реакции альдегид окисляется в кислоту, а оксид серебра восстанавливается до металлического серебра:

2OH + 2Agv + 4NH3^ +2Н2О

Кетоны не дают реакции серебряного зеркала, так как окисляются значительно труднее. Они могут окисляться более сильными окислителями, например, перманганатом калия. При этом молекула кетона расщепляется и образуются две молекулы кислоты.

Описание опыта . К полученному в предыдущем опыте раствору альдегида приливают несколько капель аммиачного раствора оксида серебра. Пробирку слегка обогревают. Если стекло пробирки достаточно чисто, восстановление серебра осаждается на стенках в виде зеркала. Если же стекло загрязнено, образуется черный осадок металлического серебра. Напишите уравнение реакции.

Подобные документы

Основные способы получения спиртов. Гидрогенизация окиси углерода. Ферментация. Синтез спиртов из алкенов. Синтез спиртов из галогеноуглеводородов, из металлоорганических соединений. Восстановление альдегидов, кетонов и эфиров карбоновых кислот.

реферат , добавлен 04.02.2009


Способы выделения, очистки и анализа органических веществ. Получение предельных, непредельных и ароматических углеводородов, спиртов, карбоновых кислот. Получение и разложение фенолята натрия. Методы выделения белков. Химические свойства жиров, ферментов.

лабораторная работа , добавлен 24.06.2015


Основные операции при работе в лаборатории органической химии. Важнейшие физические константы. Методы установления строения органических соединений. Основы строения, свойства и идентификация органических соединений. Синтезы органических соединений.

методичка , добавлен 24.06.2015


Главные положения классической теории химического строения молекулы. Характеристики, определяющие ее реакционную способность. Гомологический рад алканов. Номенклатура и изометрия углеводородов. Классификация кислородосодержащих органических соединений.

презентация , добавлен 25.01.2017


Классификация и разновидности производных карбоновых кислот, характеристика, особенности, реакционная способность. Способы получения и свойства ангидридов, амидов, нитрилов, сложных эфиров. Отличительные черты непредельных одноосновных карбоновых кислот.

реферат , добавлен 21.02.2009


Химические свойства альдегидов. Систематические названия кетонов несложного строения. Окисление альдегидов оксидом серебра в аммиачном растворе. Применение альдегидов в медицине. Химические свойства и получение синтетической пищевой уксусной кислоты.

реферат , добавлен 20.12.2012


Строение предельных углеводородов, их физические и химические свойства. Гомологический ряд метана. Изомерия и номенклатура предельных углеводородов. Декарбоксилирование натриевых солей карбоновых кислот. Выделение углеводородов из природного сырья.

презентация , добавлен 28.11.2011


Использование магнийорганических соединений и химия элементоорганических соединений. Получение соединений различных классов: спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров. История открытия, строение, получение, реакции и применение магнийорганических соединений.

курсовая работа , добавлен 12.12.2009


Способы получения и свойства альдегидов и кетонов. Окисление, дегидрирование спиртов. Гидроформилирование алкенов. Синтез альдегидов и кетонов через реактивы Гриньяра. Присоединение воды и спиртов. Кислотный катализ. Присоединение синильной кислоты.

реферат , добавлен 21.02.2009


Объединение соединений с функциональной группой карбоксила в класс карбоновых кислот. Совокупность химических свойств, часть из которых имеет аналогию со свойствами спиртов и оксосоединений. Гомологический ряд, номенклатура и получение карбоновых кислот.

(письмо ¹ 14/18.2-1856 îò 17.12.2001)

В подготовке учебного пособия принимали участие:

профессор С. Н. КОВАЛЕНКО, профессор Л. А. ШЕМЧУК, доцент Т. А. КОЛЕСНИКОВА, доцент Т. В. ВОШКО, доцент Л. И. БОРЯК,

доцент Л. М. ШЕМЧУК, доцент И. В. ОРЛЕНКО, доцент В. Д. ГОРЯЧИЙ, доцент Е. Л. СНИТКОВСКИЙ, ассистент И. Е. БЫЛОВ

Ð å ö å í ç å í ò û:

Â. Ï. ÕÈËß, член-корреспондент НАН Украины, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой органической химии Киевского национального университета им. Т. Г. Шевченко; Б. А. ПРИЙМЕНКО, доктор фармацевтических наук, профессор, заведую-

щий кафедрой органической химии Запорожского государственного медицинского университета.

Черных В. П. и др.

×-49 Общий практикум по органической химии: Учеб. пособ. для студ. вузов III-IV уровней аккредитации/ В. П. Черных, И. С. Гриценко, М. О. Лозинский, З. И. Коваленко; Под общ. ред. В. П. Черных.- Х.: Èçä-âî НФАУ; Золотые страницы, 2002.- 592 с.: ил.

ISBN 966-615-084-0.

ISBN 966-95981-0-9.

В практикуме изложены техника лабораторных работ, качественный элементный анализ, инструментальные методы исследования органических структур, основы строения, свойства и идентификация органических соединений. Приведено описание 181 опыта и 58 лабораторных синтезов, а также схемы отдельных промышленных синтезов. По каждой теме предложены контрольные вопросы и упражнения. Рассмотрена схема анализа неизвестного органического вещества.

Издание предназначено для студентов фармацевтических вузов и факультетов, может быть рекомендовано для подготовки специалистов медицинского, биологического, педагогического, сельскохозяйственного и других профилей.

ISBN 966-615-084-0 ISBN 966-95981-0-9

ÓÄÊ 547 ÁÁÊ 24.2

© Черных В. П., Гриценко И. С., Лозинский М. О., Коваленко З. И., 2002

© Национальная фармацевтическая академия Украины, 2002

Памяти академика НАН Украины Марковского Л. Н. посвящяается

Стремительное развитие органической химии, сопровождающееся появлением огромного количества новых веществ, предопределяет необходимость познания и совершенствования приемов эксперимента и методов исследования.

Подготовка специалистов различного профиля, которым необходимы знания органической химии, требует не только теоретической подготовки, но и разносторонних практических навыков и умений в проведении химического эксперимента.

«Общий практикум по органической химии» является логиче- ским продолжением учебника В. П. Черных, Б. С. Зименковского, И. С. Гриценко «Органическая химия» и представляет вместе с учебником единый учебно-методический комплекс, который способствует творческому подходу к изучению дисциплины и позволяет понять логическую цепь перехода от простого к сложному. Издание профессионально ориентировано на студентов фармацевти- ческих вузов и факультетов.

При подготовке настоящего издания авторы учли многолетний опыт преподавания органической химии на кафедре органической химии Национальной фармацевтической академии Украины и выработали свои методические подходы, заключающиеся в представлении наряду с богатым экспериментальным материалом методи- ческих разработок отдельных вопросов теоретической органической химии.

Практикум включает шесть разделов и приложения.

В первом разделе, посвященном технике лабораторных работ, представлены сведения о химической посуде и вспомогательных приспособлениях, рассмотрены основные операции практической работы, способы выделения и очистки веществ, определения важнейших физических констант.

Во втором разделе освещены методы установления строения органических соединений. Приведены качественный элементный анализ и инструментальные методы исследования структуры органических веществ.

Третий раздел содержит информацию о строении, свойствах и идентификации органических соединений. Авторы излагают материал согласно представлениям классической органической химии. По каждой теме приведены общетеоретические вопросы, ключе- вые термины, контрольные вопросы, упражнения и практические опыты с подробным описанием протекающих химических процессов. В разделе представлены физические методы идентификации органичеcких соединений, акцентируется внимание на качественных реакциях обнаружения функциональных групп.

В четвертом разделе приведены доступные для выполнения

â лабораторных условиях синтезы 58 органических соединений. Пятый раздел посвящен анализу неизвестного органического

вещества. Студентам предлагается общая схема исследования

è установления структуры неизвестного соединения.

 шестом разделе приведены отдельные аспекты технологических процессов промышленного органического синтеза.

Приложения включают в себя правила по технике безопасности и меры по оказанию первой медицинской помощи, краткие сведения о пользовании справочной химической литературой, о приготовлении, свойствах и хранении основных реактивов, об утилизации вредных остатков. Представлены отдельные элементы техники лабораторных работ, правила сборки лабораторных установок и схемы основных приборов для практикума.

Ключевые слова внесены в предметный указатель, что значи- тельно облегчает поиск информации.

Следует отметить, что, несмотря на профессиональную ориентацию практикума на подготовку специалистов в области фармации, в нем почти в полном объеме отражена общая программа по органической химии для высших учебных заведений (кроме химических специальностей университетов), поэтому он может быть рекомендован и студентам других высших учебных заведений, где изучаются природные и общехимические дисциплины.

Авторы выражают благодарность преподавателям кафедры органической химии Национальной фармацевтической академии Украины за участие в подготовке материала, рецензентам - заведующему кафедрой органической химии Киевского национального университета им. Т. Г. Шевченко, члену-корреспонденту НАН Украины, доктору химических наук, профессору В. П. Хиле и заведующему кафедрой органической химии Запорожского государственного медицинского университета, доктору фармацевтических наук, профессору Б. А. Прийменко за ценные замечания и пожелания, а также всем, кто принимал участие в подготовке издания к печати. Авторы будут признательны за критические, конструктивные замечания и пожелания относительно содержания и оформления учебного пособия.

I.1. ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА

И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

К основной лабораторной химической посуде относятся колбы, стаканы, пробирки, чашки, воронки, холодильники, дефлегматоры и другие сосуды различных конструкций. Чаще всего химическую посуду изготавливают из стекла различных марок. Такая посуда отличается стойкостью к воздействию большинства химических реагентов, прозрачна, легко моется.

Колбы в зависимости от их назначения изготавливают различ- ной вместимости и формы (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Колбы:

а - круглодонная; б - плоскодонная; в - круглодонные с двумя и тремя горловинами под углом; г - коническая (колба Эрленмейера); д - колба Кьельдаля; е - грушевидная; ж - остродонная; з - круглодонная для перегонки (колба Вюрца); и - остродонная для перегонки (колба Кляйзена); к - колба Фаворского; л - колба с тубусом (колба Бунзена)

Круглодонные колбы предназначе- ны для работы при высокой температуре, для перегонки при атмосферном давлении и для работ под вакуумом. Использование круглодонных колб с двумя и более горловинами позволяет в процессе синтеза одновременно выполнять несколько операций: применять мешалку, холодильник, тер-

Рис. 1.2. Химическая посуда: мометр, капельную воронку и т. п.

как их форма обеспечивает минимальную поверхность испарения.

Толстостенные конические колбы с тубусом (колбы Бунзена) применяют для фильтрования под вакуумом до 1,33 кПа (10 мм рт. ст.) в качестве приемников фильтрата.

Стаканы (рис. 1.2, а) предназначены для фильтрования, выпаривания (при температуре не более 100 °С) и приготовления растворов в лабораторных условиях, а также для проведения отдельных синтезов, при которых образуются плот-

Рис. 1.3. Чашка для ные, трудно извлекаемые из колб осадки. Нельзя химико-лаборатор- использовать стаканы при работе с низкокипя-

(рис. 1.2, б), применяют для взвешивания и хранения летучих, гигроскопичных и легкоокисляющихся на воздухе веществ.

Рис. 1.5. Важнейшие соединительные элементы:

а - переходы; б - алонжи; в - насадки; г - трубки соединительные; д - затворы

капельные, фильтрующие), капельницы, спиртовки, водоструйные насосы, эксикаторы, холодильники, дефлегматоры и др.

Соединительные элементы (рис. 1.5) предназначены для сборки на шлифах различных лабораторных установок.

Воронки в химической лаборатории используются для наливания, фильтрования и разделения жидкостей.

Воронки лабораторные (рис. 1.6, а) используются при наливании жидкостей в узкогорлые сосуды и для фильтрования растворов через бумажный складчатый фильтр.

Рис. 1.6. Воронки:

а - лабораторная; б - фильтрующая с впаянным стеклянным фильтром; в - делительные; г - капельная с боковой трубкой для выравнивания давления

Воронки со стеклянными фильтрами (рис. 1.6, б) применяют обычно для фильтрования агрессивных жидкостей, разрушающих бумажные фильтры.

Воронки делительные (рис. 1.6, в) предназначены для разделения несмешивающихся жидкостей при экстрагировании и очистке веществ.

Воронки капельные (рис. 1.6, г) предназначены для регулируемого приливания (добавления) жидких реагентов в ходе проведения синтеза. Они похожи на делительные воронки, но их различное назначение предопределяет некоторые конструктивные особенности. У капельных воронок отвод трубки обычно длиннее, а кран располагается под самим резервуаром. Их максимальная емкость не превышает 0,5 л.

Эксикаторы (рис. 1.7) используют для высушивания веществ под вакуумом и для хранения гигроскопичных веществ.

Чашки или стаканы с веществами, подлежащими сушке, устанавливают в ячейках фарфоровых вкладышей, а на дно эксикатора помещают вещество - поглотитель влаги.

Рис. 1.7. Эксикаторы:

à - вакуум-эксикатор; б - обычный

Холодильники (рис. 1.8) лабораторные стеклянные применяют для охлаждения и конденсации паров.

Холодильники воздушные (рис. 1.8, а) используют для кипячения и перегонки высококипящих (têèï > 160 °С) жидкостей. Охлаждающим агентом служит окружающий воздух.

Холодильники с водяным охлаждением отличаются от воздушных наличием водяной рубашки (охлаждающий агент - вода). Водяное охлаждение применяют для сгущения паров и перегонки веществ с têèï < 160 °С, причем в интервале 120-160 °С охлаждающим агентом служит непроточная, а ниже 120 °С - проточная вода.

Холодильник Либиха (рис. 1.8, б) используют для перегонки жидкостей.

Шариковый и спиральные холодильники (рис. 1.8, â-ä) наиболее применимы в качестве обратных при кипячении жидкостей, так как имеют большую охлаждающую поверхность.

Рис. 1.8. Холодильники и дефлегматор:

а - воздушный; б - с прямой трубкой (Либиха); в - шариковый; г - спиральный; д - Димрота; е - дефлегматор

Дефлегматоры (рис. 1.8, е) служат для более тщательного разделения фракций смеси при ее дробной (фракционной) разгонке.

В лабораторной практике для работ, связанных с нагреванием, применяют посуду из фарфора: стаканы, выпарительные чашки, тигли, лодочки и др. (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Фарфоровая посуда:

а - чашка выпарительная; б - воронка Бюхнера; в - тигель; г - ступка и пестик; д - ложка; е - стакан; ж - лодочка для сжигания; з - шпатель

Рис. 1.10. Лабораторный штатив с набором комплектующих частей:

а - штатив; б - кольца; в - зажимы; г - держатель

Для фильтрования и промывания осадков под вакуумом используют фарфоровые нутч-фильтры - воронки Бюхнера (рис. 1.9, б).

Ступки с пестиками (рис. 1.9, г) предназначены для измельче- ния и смешивания твердых и вязких веществ.

Для сборки и закрепления различных приборов в химической лаборатории пользуются штативами с наборами колец, держателей (лапок) и зажимов (рис. 1.10).

Для фиксации пробирок используют штативы из нержавеющей стали, сплавов алюминия или пластмассы, а также держатели ручные (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Штатив и держатели для пробирок:

а - штатив; б - держатели ручные