REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE W CHEMII ORGANICZNEJ, WYKRYWANIE GRUP FUNKCYJNYCH

Transkrypt

1 REAKCJE CARAKTERYSTYCZNE W CEMII RGANICZNEJ, WYKRYWANIE GRUP FUNKCYJNYC 1. WYKRYWANIE WIĄZAŃ WIELKRTNYC. a. dbarwienie wody bromowej Woda bromowa roztwór 2 w wodzie, 2(aq) - brunatna, brązowa, ciemnoczerwona ciecz. Zabarwienie wody bromowej wynika z obecności 2, gdy brom przyłącza się związku nienasyconego barwa zanika - następuje odbarwienie wody bromowej. C 2 = C C 2 C 2, C C C 2 C 2 Reakcja służy najczęściej do odróżniania alkanów od węglowodorów nienasyconych, wykrywania tłuszczów i estrów nienasyconych. b. dbarwianie wodnego roztworu manganianu(vii) potasu. Fioletowy roztwór KMn 4 odbarwia się. Powstaje również brązowy osad Mn 2. bserwacją podstawową jest odbarwienie roztworu. 3C 2 = C 2 + 2KMn C 2 () C 2 () + 2Mn 2 + 2K 2. WYKRYWANIE UKŁADU ARMATYCZNEG a. Reakcja nitrowania. Reakcja z mieszaniną nitrującą (mieszanina stężonych N 3 i 2 S 4 w stosunku wagowym 1: 2; objętościowym 3:5). W celu nitrowania niektórych związków ( np. fenole) wystarczy stężony lub rozcieńczony N 3. W wyniku tej reakcji powstają związki nitrowe o żółtym zabarwieniu. 3. ALKLE a. kreślenie rzędowości alkoholu Próba Lucasa (reakcja Lucasa) - reakcja chemiczna alkoholi z kwasem solnym w obecności chlorku cynku. (wytrząsanie z roztworem ZnCl 2 w stężonym Cl, tworzenie chlorków alkilowych): W próbie wykorzystuje się roztwór Lucasa (odczynnik Lucasa), czyli roztwór bezwodnego chlorku cynku w stężonym kwasie solnym. Alkohole ulegają reakcji z wytworzeniem nierozpuszczalnych w środowisku chlorków alkilowych: R + Cl ZnCl 2 R temp. Cl + 2 alkohole III-rzędowe (oraz alkohol benzylowy itp.) reagują najszybciej, wywołując natychmiastowe zmętnienie roztworu, dla alkoholi II-rzędowych zmętnienie pojawia się po kilku minutach, alkohole I rzędowe w temperaturze pokojowej nie reagują z roztworem Lucasa w sposób zauważalny.

2 b. Alkohole polihydroksylowe Reakcja alkoholu polihydroksylowego ze świeżo strąconym osadem wodorotlenku miedzi(ii), ( np. Cu(N 3 ) 2 + 2Na Cu() 2 + 2NaN 3 ) na zimno. Grupy hydroksylowe muszą znajdować się na sąsiednich atomach węgla diole wicynalne. Mogą to być: glikol etylenowy, gliceryna, cukry. W wyniku reakcji powstaje szafirowy kompleks miedzi(ii). bserwacje: niebieski osad roztwarza się, powstaje klarowny roztwór o barwie szafirowej. bie obserwacje konieczne. 4. FENLE a. Reakcja z chlorkiem żelaza(iii) W reakcji fenoli z FeCl 3 powstają barwne kompleksy żelaza(iii). Roztwór przyjmuje barwę granatową, czerwoną, purpurową, fioletową lub zieloną w zależności od rodzaju fenolu. Z benzenolem roztwór przyjmuje barwę ciemnofioletową(fioletowo czerwoną) Fe 3+ Fe b. dbarwienie wody bromowej. woda bromowa roztwór 2 w wodzie, 2(aq) - brunatna, brązowa, ciemnoczerwona ciecz. Zabarwienie wody bromowej wynika z obecności 2, gdy brom wchodzi w reakcję z fenolem (nie trzeba katalizatora) barwa zanika - następuje odbarwienie wody bromowej Reakcja ta służy również do ilościowego oznaczania fenolu w wodzie. c. dróżnienie alkoholi od fenoli Badanie odczynu roztworu przy pomocy np. papierka uniwersalnego, oranżu metylowego, lakmusu. dczyn alkoholu obojętny, fenolu kwasowy. 5. GRUPA ALDEYDWA a. Próba Trommera Reakcja aldehydu ze świeżo strąconym wodorotlenkiem miedzi(ii) ( np. CuS 4 + 2Na Cu() 2 + Na 2 S 4 ) na gorąco. dczynnik Trommera przygotowuje się, dodając wodny roztwór wodorotlenku sodu do wodnego roztworu siarczanu(vi) miedzi(ii). trzymuje się niebieski, koloidalny osad wodorotlenku miedzi(ii). Wykonanie próby polega na ogrzewaniu tego osadu z próbką. W wyniku reakcji powstaje ceglastoczerwony osad tlenku miedzi(i). R C + 2Cu() 2 R C + Cu 2 + 2

3 W probówce nie zawierającej aldehydu powstaje czarny osad tlenku miedzi(ii) rozkład termiczny Cu() 2. Cu() 2 Cu + 2 Próbie Trommera ulega również kwas mrówkowy: Cu() 2 + C Cu 2 + C b. Próba Tollensa lub próba lustra srebrnego Podczas pozytywnej próby Tollensa powstaje srebro metaliczne, osadzające się w postaci lustrzanej powłoki na szklanej powierzchni naczynia reakcyjnego - "lustro srebrowe". Do wykonania próby Tollensa wykorzystuje się odczynnik Tollensa, czyli roztwór zawierający jony diaminasrebra(i) [Ag(N 3 ) 2 ] +. dczynnik Tollensa otrzymuje się dodając wody amoniakalnej do roztworu azotanu(v) srebra(i). W pierwszym etapie wytrąca się brunatny osad tlenku srebra(i): 2AgN 3 + 2N Ag 2 + 2N 4 N 3 który rozpuszcza się w nadmiarze amoniaku: Ag 2 + 4N [Ag(N 3 ) 2 ] Reakcja powstawania lustra srebrnego w obecności aldehydu: R C +2[Ag(N 3 ) 2 ] 2Ag + R C(N 4 ) N 3 lub w formie uproszczonej (wtedy należy podać amoniak w opisie lub warunkach reakcji): R C + Ag 2 2Ag + R C Pozytywny wynik daje również reakcja z kwasem mrówkowym, który podobnie jak aldehydy, zawiera ugrupowanie C. Efekt jest jednak słabszy niż w przypadku reakcji z aldehydami. Anion mrówczanowy utlenia się w trakcie próby do anionu węglanowego: c. Próba Fehlinga 2[Ag(N 3 ) 2 ] + + C + 2 2Ag + C N 3 Próba Fehlinga jest modyfikacją próby Trommera, różnica polega na tym, że w próbie Fehlinga wodorotlenek miedzi(ii) jest w postaci kompleksu z winianem, przez co jest lepiej rozpuszczalny i reaktywniejszy. Analogicznie jak w próbie Trommera w obecności aldehydów powstaje ceglastoczerwony osad Cu 2 d. Próba Benedicta Próba Benedicta jest znacznym udoskonaleniem próby Trommera. W skład odczynnika Benedicta wchodzi CuS 4, Na 2 C 3 i cytrynian trisodowy. dczynnik dodaje się do badanego roztworu i doprowadza do wrzenia. W wyniku z redukcji Cu 2+ do Cu + powstające pomarańczowe zabarwienie. Wymieszany roztwór przyjmuje barwę zieloną, co jest wynikiem nakładania się pomarańczowej barwy zawiesiny Cu 2 z niebieskim zabarwieniem odczynnika. Próby Tollensa, Trommera, Fehlinga i Benedicta służą do odróżniania aldehydów od ketonów oraz wykrywania cukrów redukujących ( cukry proste, dwucukry z wiązaniem 1,4 glikozydowym).

4 6. KETNY Próba jodoformowa Charakterystyczna reakcja na wykrywanie metyloketonów (z grupą C 3 C-R, gdzie R- może być wodorem, alkilem bądź arylem) i metylokarbinoli (alkoholi drugorzędowych, które można utlenić do metyloketonów). Jest to reakcja z jodem w środowisku zasadowym. W jej wyniku powstaje jodoform CI 3 nierozpuszczalną substancja krystaliczna o barwie żółtej i charakterystycznym zapachu. C 3 C R + 3I 2 + 4Na CI 3 + R CNa + 3NaI C 3 C() R + 3I 2 + 4Na CI 3 + R CNa + 3NaI Mechanizm reakcji: I Na NaI + NaI + 2 NaI + C 3 -C()-R C 3 -C()-R + NaI + 2 C 3 -C()-R + 3 NaI CI 3 + RCNa + 2 Na 7. GRUPA KARBKSYLWA a. Próba na odczyn kwaśny papierek uniwersalny, oranż metylowy, lakmus. b. Zobojętnianie K lub Na wobec fenoloftaleiny. Dodanie kwasu do roztworu zasady powoduje odbarwienie fenoloftaleiny R C + Na R CNa + 2 c. Reakcja z wodorowęglanem sodu (lub węglanem) wydzielają się pęcherzyki gazu. R C + NaC 3 R CNa + C d. Reakcja z etanolem w obecności stężonego 2 S 4 powstają estry o charakterystycznych zapachach. 8. GRUPA AMINWA C3-C + C3-C2 2S 4 C3-CC2-C3 + 2 a. Zobojętnianie kwasem solnym w obecności oranżu metylowego (lub innego wskaźnika). W roztworze kwasu oranż ma barwę czerwoną, po dodaniu aminy zmienia barwę na żółtą. 9. BIAŁKA R N 2 + Cl (aq) R N 3 Cl a. Reakcja ksantoproteinowa Reakcja charakterystyczna białek zawierających aminokwasy z pierścieniami aromatycznymi (np. tryptofan, tyrozyna, fenyloalanina) ze stężonym kwasem azotowym(v). W wyniku znitrowania aromatycznych ugrupowań powstaje trwałe, żółte zabarwienie.

5 b. Reakcja biuretowa Reakcja charakterystyczna pozwalająca na wykrywanie wiązań peptydowych w rozmaitych związkach organicznych, głównie w białkach i peptydach. Warunkiem koniecznym dla pozytywnego wyniku próby jest występowanie, co najmniej dwóch wiązań peptydowych bezpośrednio obok siebie lub przedzielonych nie więcej niż jednym atomem węgla. Nazwa testu pochodzi od najprostszego związku, który ulega tej reakcji biuretu (dimeru mocznika). Test biuretowy polega na dodaniu do analizowanej mieszaniny roztworu silnej zasady (Na lub K) oraz siarczanu(vi) miedzi(ii). Powstaje fioletowe (fioletowo-niebieskie) zabarwienie. Jest to spowodowane powstawaniem anionowych związków kompleksowych, w których jon Cu 2+ jest kompleksowany przez minimum dwie grupy peptydowe. 10. CUKRY a. Wykrywanie cukrów redukujących Próby Tollensa, Trommera, Fehlinga, Benedicta. b. dróżnianie aldoz od ketoz Aldozy odbarwiają wodę bromową w obecności wodorowęglanu sodu (następuje utlenienie grupy aldehydowej do grupy karboksylowej, w wyniku, czego powstaje kwas uronowy). Ketozy nie odbarwiają. c. Wykrywanie skrobi Jod w jodku potasu (I 2 w KI) płyn Lugola lub jodyna (I 2 w etanolu). Płyn Lugola dodany do płynów zawierających skrobię zmienia ich barwę na granatowoczarną (przy niewielkich stężeniach na niebieskofioletową). UWAGA: - przy pytaniu np. jak stwierdzić, że fruktoza jest cukrem redukującym opisujemy stosowną próbę i jej pozytywny wynik jest dowodem na to, że jest cukrem redukującym, a negatywny, że nie jest. - przy pytaniu typu : jak odróżnić propen od propanu, opisujemy próbę np. wprowadzenie do wody bromowej. Konieczne jest wtedy podanie obserwacji dla obu związków, tzn.: tam gdzie był propen woda bromowa odbarwiła się, tam gdzie był propan nie zaobserwowano zmiany (woda bromowa nie odbarwiła się). Samo stwierdzenie, że propen odbarwił wodę bromową nie zalicza pytania.