ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 11

June 4, 2024
0
0
Зміст

Методические указания c органической химии для студентов II курса специальности „Фармация”

 

Одно- и многоатомные фенолы. Нафтолы. Фенолокислоты. Хиноны. Аминоспирты и аминофенолы.

Цель занятия:

сформировать знание о строенІІ, классификацІІ, номенклатуре, изомерию, методы добывания и особенности химического поведения фенолов и нафтолов, фенолокислот, аминоспиртов и аминофенолов и препаратов на их основе.

 

Практические привычки:

овладеть лабораторными методиками проведения характерных реакций на фенолы и нафтолы, фенолокислоти, аминоспирты, аминофеноли.

 

Программа самоподготовки студентов.

 

Опыт 1. Доведение кислотных свойств фенола

Реактивы: фенол (5%-и водный раствор); натрий гидроксид (0,02%-и раствор); фенолфталеїн (1%-и спиртовый раствор).

Методика выполнения.

В пробирку вносят 2 мл 0.02%-го раствора натрий гидроксиду и несколько капель 1%-го спиртового раствора фенолфталеина. Раствор щелочи окрашивается в малиновый цвет. К полученному окрашенному фенолфталеїном раствора щелочи прибавляют 5%-и водный раствор фенола. Наблюдают, как обесцвечивается реакционная смесь, которая свидетельствует о нейтрализацІІ щелочи фенолом. Итак, фенол имеет кислотные свойства. Поэтому эго называют карболовой кислотой.

 

Опыт 2. Добывание фенолята натрия и изучение эго свойств

Реактивы: фенол (кристаллический); натрий гидроксид (2 н. раствор); хлоридна кислота (20%-и раствор).

Методика выполнения.

В две пробирки вносят по 2-3 кристаллика фенола. (Осторожно! Фенол дает сильные ожоги!) Потом в каждую пробирку прибавляют 2 н. раствор натрий гидроксиду. Фенол полностью растворяется в натрий гидроксиди, после этого к прозрачному раствору натрий фенолята прибавляют 1-2 мл 20%-го раствора хлоридной кислоты. Наблюдают, как выделяется фенол сначала в виде белой мути, а потом – в виде маслянистых капель, которые оседают на дно пробирок. Итак, кислотные свойства фенола более слабые, чем хлоридной кислоты.

 

Опыт 3. Сравнение кислотных свойств фенола и 2,4, 6-тринитрофенола

Реактивы: фенол (кристаллический); пикриновая кислота (кристаллическая); натрий гидрокарбонат (10%-и раствор); известковая вода.

Методика выполнения.

Опыт проводят в двух пробирках. В одну из них вносят несколько кристалликов фенола, а в другую – небольшое количество пикриновой кислоты. После этого в каждую пробирку прибавляют по 2 мл 10%-го раствора натрий гидрокарбоната . Наблюдают, как пикриновая кислота активно взаимодействует с раствором  натрий гидрокарбоната. При этом выделяется газообразный продукт (карбон (ИV) оксида). Пробирку с реакционной смесью, которая содержит пикриновую кислоту и натрий гидрокарбонат, закрывают пробкой с газоотводящей трубкой, конец которой опускают в другую пробирку с 2 мл известковой воды. Газ, который выделяется из реакционной смеси, предопределяет помутнение известковой воды. Итак, пикриновая кислота взаимодействует с  натрий гидрокарбонатом с выделением карбон (ИV) оксида.

Фенол с раствором гидрокарбоната натрия не реагирует.

Таким образом, кислотные свойства 2,4, 6-тринитрофенола более сильные, чем фенола, и фенол не вытесняет карбонатную кислоту с  натрий гидрокарбоната, а 2,4, 6-тринитрофенол вытесняет эту кислоту из эе соли.

Объясните, чему кислотные свойства 2,4, 6-тринитрофенола (пикриновой кислоты) более сильные, чем фенола.

Сравните кислотные свойства фенола с кислотными свойствам п-метилфенолу, п-хлорфенолу, бензилового спирта и п-нитробензилового спирта.

 

Опыт 4. Реакция фенолов из ферум(ІІИ) хлоридом.

Реактивы: фенол (5%-и водный раствор); п-крезол (5%-и водный раствор); м-крезол (5%-и водный раствор); пирокатехин (5%-и водный раствор); резорцин (5%-и водный раствор); гидрохинон (5%-и водный раствор); пирогалол (5%-и водный раствор); этиловый спирт; ферум(ІІИ) хлоридом (5%-и раствор).

Методика выполнения.

Опыт проводят с 5%-мы растворами фенола, п-крезолу, м-крезола, пирокатехину, резорцина, гидрохинона и пирогалолу.

В пробирку вносят 1 мл раствора соответствующего фенола и прибавляют у него каплю 5%-го раствора ферум(ІІИ) хлорида. Наблюдают, как реакционная смесь окрашивается в интенсивный цвет: в случае фенола – в фиолетовый, п-крезолу – в темно-синий, м-крезола – в красно-фиолетовый, пирокатехину – в оливково-зелений, который в случае сильного разведения водой изменяется на фиолетово-синий, резорцина – в фиолетовый, гидрохинона – сначала в зеленый, который потом буреет (при стоянІІ выпадают красивые темно-зеленые кристаллы хингидрону, пирогалолу – в красный.

Возникновение окраски при добавленІІ раствора ферум(ІІИ) хлорида к раствору соответствующего фенола обусловленное образованиям комплексных фенолятов:

Данная реакция эсть характерной качественной пробоя на фенольный (енольний) гидроксил и на фенолы вообще.

В образованІІ соответствующей окраски данных комплексов важную роль сыграет вода. эсли к полученному окрашенному комплексу, например фенолу с ферум(ІІИ) хлоридом  прибавить такой самый объем спирта, окраска исчезает.

 

Опыт 5. Бромування фенола

Реактивы: фенол (5%-и водный раствор); бром (насыщенный водный раствор).

(Опыт проводят под вытяжным шкафом.)

Методика выполнения.

В пробирку вносят 2-3 мл бромной воды и каплями прибавляют 5%-и водный раствор фенола. Наблюдают, как обесцвечивается бромная вода и мутнеет реакционная смесь, в которой довольно быстро выпадает осад трибромфенолу белого цвета. После этого в реакционную смесь, которая содержит осадок трибромфенолу, прибавляют эще 1-2 мл бромной воды, и содержимое пробирки хорошо перемешивают. Бромная вода обесцвечивается, а осадок изменяет окраску из белого на светло-желтое. В случае излишка брома 2,4, 6-трибромфенол бромується дальше и превращается в конечный продукт бромування – 2,4,4, 6-тетрабромциклогексадиєнон.

Объясните, чему фенол обесцвечивает бромную воду, а бензол с бромной водой не реагирует.

 

Опыт 6. Нитрирование фенола

Реактивы: фенол кристаллический; нитратная кислота (разбавленный водный раствор, r = 1,11 г/см3).

Методика выполнения.

В пробирку вносят 1 М кристаллического фенола и 4-5 капель воды. (Осторожно! Фенол дает сильные ожоги!) К полученной смеси фенола с водой медленно каплями прибавляют 2-3 мл разбавленной нитратной кислоты (r = 1,11 г/см3). Реакционную смесь перемешивают и оставляют стоять на протяженІІ 15 мин. Потом к ней прибавляют 5-6 мл воды и после отстаивания водный раствор нитратной кислоты отделяют от темного маслянистого пласта смеси о- и п-нитрофенолов. К полученной смеси о- и п-нитрофенолов прибавляют 1 мл воды. Пробирку закрепляют на штативе наклонно, закрывают пробкой с газоотводящей трубкой (см. рис. 1′), конец которой опускают в пробирку-приемник. Содержимое пробирки нагревают к кипению и отгоняют в пробирку-приемник смесь воды с в-нитрофенолом, который кристаллизуется в виде желтых кристаллов с характерным запахом горького миндаля. Нитрофенол с водной парой не отгоняется и остается в смолистой массе реакционной смеси.

Рис. 1. Схема прибора для нитрирования фенола

Объясните, чему в-нитрофенол отгоняется с водной парой, а в п-нитрофенолу такая способность отсутствующая.

 

Опыт 7. Окисления фенола

Реактивы: фенол (5%-и раствор); калий перманганат (1%-и раствор).

Методика выполнения.

В пробирку вносят 1 мл 5%-го раствора фенола и 2 мл 1%-го раствора калий перманганата. Реакционную смесь перемешивают. Наблюдают, как обесцвечивается раствор перманганата и образовывается осадок манган(IV) оксида бурого цвета. Итак, фенол легко окиснюється. В процессе окисления фенол сначала превращается в гидрохинон, который потом окиснюється с образованием п-хинону.

Запишите и уровняйте уравнение реакцІІ фенола с перманганатом калия в нейтральной среде.

 

Опыт 8. Обновленные свойства многоатомных фенолов

Реактивы: пирокатехин (5%-и раствор); резорцин (5%-и раствор); гидрохинон (5%-и раствор); пирогалол (5%-и раствор); ФелинМ I и II; аргентум натрат (1%-и раствор); аммоний гидроксид (5%-и раствор).

Методика выполнения.

В четыре пробирки вносят по 0,5 мл Фелинга I и по 0,5 мл Фелинга II. Потом в первую пробирку прибавляют 2 мл 5%-го раствора гидрохинона, в друге – 2 мл 5%-го раствора резорцина, в третью – 2 мл 5%-го раствора гидрохинона и в четвертую – 2 мл 5%-го раствора пирогалолу. Реакционные смеси в пробирках нагревают на водном куполе. Наблюдают, как синяя окраска реактива Фелинга изменяется и одновременно образовывается осадок купрум(И) оксида красного цвета.

Аналогичный опыт проводят с растворами данных фенолов и амиакатом аргентум гидроксиду. В процессе нагревания полученных реакционных смесей наблюдают, как образовывается осадок металлического серебра черного цвета.

Итак, многоатомные фенолы легко окиснюються и потому имеют обновленные свойства. Они восстанавливают реактив Фелинга и серебро из эго оксида. Поэтому многоатомные фенолы используют как проявители в фотографическом деле.

 

Опыт 9. Окисление пирогалола кислородом воздуха

Реактивы: пирогалол (кристаллический); натрий гидроксид (10%-и раствор).

Оборудование: прибор (рис. 2).

Методика выполнения.

В пробирку вносят 0,2-0,3 М пирогалолу и 2-3 мл 10%-го раствора натрий гидроксиду. Пробирку закрепляют на штативе и плотно закрывают пробкой с согнутой стеклянной трубкой (рис. 2), конец которой опускают в пробирку с 5-6 мл воды. Пробирку с реакционной смесью осторожно встряхивают. Смесь чернеет, поскольку пирогалол окиснюється кислородом воздуха. Вследствие поглощения кислорода в пробирке с реакционной смесью создается разрежение. Поэтому вода из второй пробирки засасывается и поднимается по согнутой стеклянной трубке кверху.

Рис. 2. Прибор для окисления пирогалолу кислородом воздуха

Итак, пирогалол легко окиснюється кислородом воздуха, поэтому эго используют в газоанализаторах для поглощения кислорода.

 

Опыт 10. Добывание хингидрону

Реактивы: хинон (п-бензохинон) (насыщенный водный раствор); гидрохинон (насыщенный водный раствор).

Методика выполнения.

В пробирку вносят 1 мл насыщенного водного раствора хинона (п-бензохинону) и 1 мл насыщенного водного раствора гидрохинона. Полученную реакционную смесь интенсивно перемешивают. Наблюдают, как образовываются темно-зеленые кристаллы хингидрону.

В хингидрони молекулы хинона и гидрохинона соединены водородными связями. Кроме того, в хингидрони заряд переносится от гидрохинона до хинона. Гидрохинон при этом является донором электронов, хинон – их акцептором.

Хингидрон используют как электрод (хингидронний электрод) для определения концентрацІІ ионов Н+ в растворе.

 

Опыт 11. a– и b-Нафтолы и их свойства.

Реактивы: a-нафтол; b-нафтол; натрий гидроксид (10%-и раствор), бромная вода (насыщенный раствор); этиловый спирт; ферум(ІІИ) хлорид (5%-и раствор).

            а) Образование нафтолятов В пробирке смешивают 0,1 М a– или b-нафтола с 1-2 мл воды. Заметного растворения нафтола в воде не наблюдается. К полученной смеси нафтола и воды прибавляют 10%-и раствор щелочи. Нафтол растворяется, поскольку образовывается хорошо растворимый в воде нафтолят натрия. Итак, подобно к фенолам нафтолы имеют кислотные свойства и реагируют со щелочами.

б) Взаимодействие a– и b-нафтолов из ферум(ІІИ) хлоридом. Опыт проводят в двух пробирках, в каждую из которых вносят по 1-2 мл этилового спирта. Потом в одну пробирку прибавляют несколько кристалликов a-нафтола, а в другую – несколько кристалликов b-нафтола. Смеси в пробирках нагревают к полному растворению нафтолов. К полученным спиртовым растворам a– и b-нафтолов прибавляют по несколько капель 5%-го раствора ферум(ІІИ) хлорида. Наблюдают за образованием в пробирке с a-нафтолом комплексного соединения фиолетового цвета, а с b-нафтолом – темно-зеленого цвета. Итак, подобно к фенолам (см. опыт 4) нафтолы образовывают с ферум(ІІИ) хлоридом окрашенные комплексные ферум нафтоляти.

в) Отношение нафтолов к бромной воде.

Опыт проводят в двух пробирках, в одну из которых прибавляют несколько кристалликов a-нафтола. а в другую – несколько кристалликов b-нафтола. После этого в обе пробирки прибавляют по 1 мл бромной воды. Полученные реакционные смеси интенсивно перемешивают. Наблюдают за обесцвечиванием бромной воды. Итак, подобно к фенолу нафтолы (см. опыт 5) легко бромуються бромной водой и образовывают бромнафтоли.

При наличІІ достаточного количества брома бромнафтоли, которые образовались в процессе обесцвечивания бромной воды, могут бромуватися дальше.

 

 

Студент должен знать:

       строение, номенклатуру, способы добывания и закономерности химического поведения фенолов, нафтолов и фенолокислот, аминоспиртов, аминофенолов в связи с их строением.

 

Студент должен уметь:

       владеть лабораторными методиками проведения характерных реакций на фенолы и нафтолы, фенолокислоти, аминоспирты, аминофеноли.

 

Список рекомендованной литературы:

Основная:

1. В.П. Черных, Б.С. Зименковський, И.С. Грищенко. Органическая химия. В 3-х ч. Харьков “Основа”, 1986. Ч. 2. С. 69-86. 2. Ю.О. Ластухин, С.А. Воронов. Органическая химия. Львов “Центр эвропы”, 2000. С. 620-630, 762-764. 3. Б.Н. Степаненко. Курс органической химІІ. В 2-х. ч. М.: Высш. Шк., 1981. Ч. 1. С. 50-74. 3. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. Г.: Высш. шк., 1981, С. 359-379. 4. Тексты лекций.

 

Дополнительная: 1. Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химІІ: В 2 кн. /Пер. с англ. /Под ред. А. Н. Несмеянова. – Г.: Мир. 1968, 2. Марч Дж. Органическая химия: В 4 т. – Г.: Мир, 1987, 3. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия. – Г.: Химия, 1979. – 832 с, 4. Шабаров Ю. С. Органическая химия: В 2 кн. – М.: Химия, 1996. – 847 с, 5. Физер Л., Физер М. Органическая химия: В 2 кн. – М.: Химия, 1969, 6. Найдан В. М. Органическая химия (Малый лабораторный практикум). – Киев, 1994. – 336 с, 7. Некрасов В. В. Руководство к малому практикуму по органической химІІ. – Г.: Химия, 1964, 8. Голодников Г. В., Мандельштам Т. В. Практикум по органическому синтеза. – Издательство ЛГУ имени А.А. Жданова, 1976.

 

Методическое указание составил:                    к.х. н., доц. Загричук Г.Я.

                                             асист. Демид А.Е.

Утверждено на заседании кафедры

“___” ___________ 200__ г. Протокол № _____

Пересмотрено на заседании кафедры

“___” ___________ 200__ г. Протокол № _____

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Приєднуйся до нас!
Підписатись на новини:
Наші соц мережі