Oxidace benzaldehydu vzdušným kyslíkem a roztokem

Transkript

1 Úloha: Karbonylové sloučeniny a sacharidy, č. 2 Úkoly: Oxidace benzaldehydu Důkaz aldehydu Schiffovým činidlem Redukční vlastnosti karbonylových sloučenin a sacharidů (Reakce s Tollensovým a Fehlingovým činidlem) Určení neznámého vzorku Oxidace benzaldehydu vzdušným kyslíkem a roztokem KMnO 4 : hemikálie: benzaldehyd 6 5 O zředěný roztok manganistanu draselného KMnO 4 Aldehydy jsou mimořádně snadno oxidovatelné. Jejich oxidace probíhá již vzdušným kyslíkem, pomocí manganistanu draselného probíhá oxidace okamžitě. Několik kapek benzaldehydu necháme asi hodinu stát volně na hodinovém sklíčku. Vyloučí se krystalky kyseliny benzoové. Do zředěného roztoku manganistanu draselného ve zkumavce dáme několik kapek benzaldehydu. Fialová barva manganistanu mizí a roztok hnědne vyloučeným oxidem manganičitým. 1

2 Rovnice: 2 + KMnO K + MnO 2 O 2 + O 2 2 O Důkaz aldehydů Schiffovým činidlem: hemikálie: vzorek aldehydu formaldehyd O Schiffovo činidlo (vodný roztok fuchsinu odbarvený oxidem siřičitým) Schiffovo činidlo se zbarvuje v přítomnosti aldehydu červenofialově až modře. Růžové zbarvení poskytují s činidlem i látky, které neobsahují karbonylovou skupinu, ale jsou schopné vázat oxid siřičitý (alkalické louhy, organické báze, alkalické soli slabých kyselin). Proto je třeba kontrolovat p zkoušených roztoků (přídavkem kyseliny upravit p na 2 3). V silně kyselém prostředí reaguje s činidlem pouze formaldehyd. Této zkoušky se využívá k rozlišení formaldehydu od ostatních aldehydů. K 1 kapce zkoušené látky se přidají 2 ml činidla. V přítomnosti aldehydu se objeví červené až modré zbarvení. K 5 ml zředěného roztoku formaldehydu se přidá 1,2 ml konc. kys. sírové a 5 ml Schiffova činidla. Vznikne modrofialové zbarvení. 2

3 Redukční vlastnosti karbonylových sloučenin a sacharidů: hemikálie: formaldehyd (acetaldehyd, benzaldehyd) glukosa monosacharid laktosa (maltosa) redukující disacharid sacharosa neredukující disacharid Tollensovo činidlo 10% AgNO 3, NaO (2 mol.l 1 ), N 3 ) Fehlingovo činidlo (roztok I + II) Reakce těchto sloučenin s Tollensovým činidlem: Tollensovo činidlo: amoniakální roztok hydroxidu stříbrného Ag(N 3 ) 2 O Příprava činidla: Smísí se stejné objemy 10% roztoku dusičnanu stříbrného a roztoku NaO (2 mol.l 1 ), přidá se po kapkách amoniak až se vyloučený oxid stříbrný pravě rozpustí. Přebytek amoniaku snižuje citlivost činidla. Činidlo se uchovává ve dvou samostatných roztocích, které se smíchají až před použitím. Snadno oxidovatelné látky redukuji z Tollensova činidla kovové stříbro. Takto reagují alifatické a aromatické aldehydy, sacharidy, kys. mravenčí. Nereaguji ketony. Do dokonale čisté zkumavky (vyčištěné povařením s 10% NaO a vypláchnuté destilovanou vodou) vlijeme asi 4 ml Tollensova činidla a asi 1 ml vzorku. Po několika minutách stání se vyloučí kovové stříbro v podobě černošedé sedliny nebo lesklého zrcátka na stěnách zkumavky. 3

4 Rovnice: O OO O O O O + Ag(N 3 ) 2 O O O + N 4 O + Ag O O 2 O 2 O Reakce karbonylových sloučenin a sacharidu s Fehlingovým činidlem: Fehlingovo činidlo: Fehlingův roztok I vodný roztok síranu měďnatého. Fehlingův roztok II alkalický roztok vinanu sodnodraselného (Tyto roztoky jsou již připraveny!). F II nepipetovat! Příprava činidla: Činidlo se připravuje smícháním stejných objemů základních roztoků (Fehlingův roztok I + II) těsně před použitím. Musí být čiré a modré barvy. Alifatické aldehydy, sacharidy, kys. mravenčí za varu redukují Fehlingovo činidlo za vzniku červeného oxidu měďného. Nereagují ketony a aromatické aldehydy. Ke 2 ml činidla se přidají 2 3 ml roztoku sacharidu. Směs se přivede k varu. Je-li přítomen aldehyd (redukující sacharid) vyloučí se červená sraženina oxidu měďného. 4

5 Rovnice: O OO O O O O + u II+ O O + u + O O 2 O 2 O Vysvětlení: Redukční vlastnosti vykazují pouze ty sacharidy, které obsahují volný poloacetalový hydroxyl (hydroxyl na 1 ). Glukosa patří mezi redukující sacharidy (díky hydroxylu na 1 ), redukuje tedy Tollensovo činidlo na kovové stříbro a Fehlingovo činidlo se redukuje přes hydroxid měďnatý až na oxid měďný. V molekule maltosy (laktosy) jsou oba cykly spojeny 1,4-glykosidickou vazbou. Vazba je tedy mezi prvním uhlíkem jednoho kruhu a čtvrtým uhlíkem druhého kruhu. Jeden poloacetalový hydroxyl zůstává volný. V sacharose je 1-1 vazba a v její molekule není volný poloacetalový hydroxyl, který by způsobil redukční vlastnosti. Závěr: V uvedených postupech byl použit vzorek sacharosy a nebyly pozorovány žádné redukční vlastnosti. Určení neznámého vzorku: Důkazové reakce: Reakce s Fehligovým činidlem: viz. předchozí úlohy Reakce Barfoedovým činidlem: Barfoedovo činidlo: 6% roztok octanu měďnatého v 1% kys. octové (je již připraveno!) 5

6 Octan měďnatý se v prostředí kys. octové redukuje za přítomnosti redukujícího sacharidu na červený oxid měďný. K 5 ml zkoumaného roztoku přidáme 1 ml činidla a uvedeme do varu. Je-li přítomen redukující sacharid, vzniká červená sraženina oxidu měďného. Reakce se Selivanovým činidlem reakce k důkazu ketos: Selivanovo činidlo: 0,05% roztok benzen-1,3-diolu (resorcinolu) ve 12% l Ketosy reaguji s benzen-1,3-diolem v přítomnosti minerální kyseliny za vzniku třešňového zbarvení. Aldosy reagují pomalu. Sacharosa se působením minerální kyseliny snadno hydrolyzuje na směs fruktosy a glukosy, proto reaguje rychleji než aldosy. Do zkumavky dáme asi 0,5 ml roztoku sacharidu, přidáme 2 ml Selivanova činidla a zahřejeme na vodní lázni. V přítomnosti ketos vzniká po krátké době červené zbarvení. Závěr: Vzorek byl určen jako sacharosa. Nebyla pozorována změna s Fehlingovým činidlem a Barfoedovým činidlem. Reakce proběhla s Selivanovým činidlem. 6