Reakce organických látek

Transkript

1 Pavel Lauko DI I. roč. 3.sk. Reakce organických látek 1. Příprava methanu dekarboxylací octanu sodného Roztoky a materiál: octan sodný, natronové vápno, manganistan draselný, cyklohexan. Postup: Do zkumavky dáme směs bezvodého ostanu sodného a natronového vápna (směs hydroxidu vápenatého a sodného) v poměru 1:2. Zkumavku upevníme v držáku v téměř vodorovné poloze a uzavřeme zátkou, kterou prochází skleněná trubička ústící do zkumavky naplněné vodou, resp. 4% roztokem KmnO 4. Reakční směs opatrně zahříváme. Unikající methan jímáme. Dekarboxylace octanu sodného probíhá při vysoké teplotě. Vzniká karbanion CH 3 -, jehož basicita je tak velká, že odnímá proton z aniontu HO -. CH 3 COOHNa NaOH -> CH 4 + Na 2 CO 3 2. Působení alkanů na vodný roztok KMnO 4 Roztoky a materiál: dichroman sodný, koncentrovaná H2SO4, ethanol Postup: Methan zavádíme do asi 4% vodného roztoku KmnO 4. Methan za laboratorní teploty tento roztok neodbarvuje. Reakce neprobíhá. Stejný poznatek získáme protřepáním asi 2ml cyklohexanu s asi 5ml 4% vodného roztoku KmnO 4. Roztok KmnO 4 zdrojem nukleofilního reagentu MnO - 4, který je současně oxidačním činidlem. Pokus, který jsme provedli potvrzuje, že vazby C-H a C-C alkanů a cykloalkanů jsou stálé k působení nukleofilů i k běžným oxidačním činidlům. 3. Oxidace alkoholu Roztoky a materiál: dichroman sodný, koncentrovaná H2SO4, ethanol Postup: Ke směsi asi 20ml 10% roztoku dichromanu sodného a 5ml ethanolu v malé kádince přikapáváme opatrně za stálého míchání celkem 3ml konc. H 2 SO 4. Roztok se zbarví zeleně. Vytvořenou chromitou solí a acetaldehyd se projeví charakteristickou vůní. CH 3 CH 2 OH CH 3 -C 4. Oxidace benzaldehydu Roztoky a materiál: benzaldehyd Postup: 2-3 kapky benzaldehydu necháme asi jednu hodinu volně na hodinovém sklíčku. Vyloučí se bezbarvé krystalky kyseliny benzoové. Reakci lze urychlit tím, že asi 1 ml benzaldehydu probubláváme ve zkumavce proudem vzduchu

2 5. Oxidace toluenu na skupině CH 3 Roztoky a materiál: benzen, toulen, manganistan draselný Postup: Do dvou zkumavek, z nichž jedna obsahuje asi 2ml benzenu a druhá asi 2ml toluenu přidáme po kapkách 4% roztok KmnO 4. Intenzivně protřepáváme. Do zkumavky s toluenem přidáváme činidlo, dokud se stačí odbarvovat. Pozorujeme, že benzen neodbarvuje roztok KmnO 4, toluen ano. Protože benzenové jádro je stálé k oxidaci muselo v molekule toluenu dojít k oxidaci na methylové skupině. Vzhledem k účinnosti ox. Činidla dochází k úplné oxidaci methylové skupiny na skupinu karboxylovou. 6. Nitrace benzenu, nitrobenzenu a fenolu Roztoky a materiál: koncentrovaná HNO3, koncentrovaná H2SO4, benzen, nitrobenzen, fenol Postup: Ve třech zkumavkách si připravíme nitrační směsi: 1. smícháme 2ml konc. HNO 3 se 3ml konc. H 2 SO 4 (ochladíme) Do první zkumavky přidáme po kapkách za stálého protřepávání a ochlazení celkem 2ml benzenu. Reakční směs vlijeme do kádinky s 50ml vody s ledem. Odloučí se nažloutlá kapalina mandlového zápachu nitrobenzen. HNO 3 + H 2 SO 4 + C 6 H 6 + H 2 O nitrobenzen 2. smícháme 2ml konc. HNO 3 se 3ml konc. H 2 SO 4 (zahřejeme na stupňů.) Do této zkumavky přidáme asi 1ml nitrobenzenu. Za třepání zahříváme na vodní lázni na stupňů a po několika minutách vlijeme reakční směs do 50 ml vody s ledem. Vyloučené krystalky m-dinitrobenzenu dekantujeme a po promytí vodou usušíme. HNO 3 + H 2 SO 4 + H 2 O bílá sraženina 3. 5ml HNO 3 zředěné 1:1 a ochlazené na 20 stupňů Ve třetí zkumavce vznikne po přidání roztoku fenolu (0,2g/2ml vody), promíchání a krátkém ohřátí ve vodní lázni asi na 30 stupňů směs o- a p- nitrofenol. Obsah zkumavky vylijeme do 50ml studené vody. HNO 3 + H 2 O + fenol o-nitrofenol + p-nitrofenol 7. Bromace anilinu Roztoky a materiál: anilin, bromová voda Postup: K 10ml nasyceného vodného roztoku anilinu (ve 100 dílech vody byly rozpuštěny 3 díly anilinu při 20 stupních Celsia) přidáme několik (cca 10) kapek bromové vody. Vyloučí se bílá sraženina. Je to látka 2,4,6-tribromanilin

3 8. Vznik benzendiazoniumchloridu a jeho rozklad Roztoky a materiál: anilin, HCl, dusičnan sodný Postup: Asi 1g anilinu rozpustíme v 5-7ml roztoku HCl, c(hcl)=2mol/l. Ochladíme ledem a přidáme po kapkách 2ml dusitanu sodného, c(nano 2 )=1mol/l. Několik minut necháme stát v ledové lázni. Část odlijeme a necháme stát. Roztok vzniklého produktu se při laboratorní teplotě zakalí. Projeví se pach fenolu. 9. Kopulace diazoniové soli s naftolem Roztoky a materiál: benzendiazoniumchlorid, 2-naftol Postup: K roztoku benzendiazoniumchloridu přilijeme 10 ml roztoku 2-naftolu. Produkt reakce benzendiazoniumchloridu s 2-naftolem indukuje oranžové zbarvení. 10. Reakce s diazoniovými solemi Jednofunkční fenoly s nesubstituovanou p-polohou, nebo alespoň s jednou volnou o-polohou se kopulují s diazoniovými solemi za vzniku azobarviv. Roztoky a materiál: fenol, NaOH,diazónová sůl Postup: K několika mg fenolu, rozpuštěného v 5ml 4-6% roztoku NaOH přidáme 1 ml roztoku doazoniové soli. Vzniká oranžové zbarvení. 11. Neutralizace benzoové kyseliny Roztoky a materiál: benzoová kyselina, hydroxid sodný, koncentrovaná HCl Postup: Do zkumavky dáme k 5ml studené vody asi 0,2g benzoové kyseliny. Kyselina se viditelně nerozpouští. Poté přidáme asi 1ml zředěného roztoku NaOH a protřepeme. Vznikne čirý roztok benzoany sodného. Když přidáme 5-10 kapek konc. HCl, benzoová kyselina se vyloučí z roztoku jako jemná sraženina

4 12. Dekarboxylace benzoové kyseliny Roztoky a materiál: benzoová kyselina, oxid vápenatý Postup: Jeden díl benzoové kyseliny a dva díly oxidu vápenatého rozetřeme a směs nasypeme do zkumavky. Zkumavku uzavřeme zátkou s ohnutou trubičkou. Směs zahříváme nejprve pozvolna, potom intenzivně. Unikající plyny zavádíme do zkumavky s hydroxidem barnatým. Zkondenzovaný benzen se projevil charakteristickým zápachem. 13. Esterifikace kyseliny octové isoamylalkoholem Roztoky a materiál: CH3COOh, isoamylalkohol, koncentrovaná H2SO4 Postup: Ve zkumavce jsme smísili 1-2ml kyseliny octové se stejným množstvím isoamylalkoholu. K této směsi přidáme po kapkách asi 2ml koncentrované kyseliny sírové. Promícháme a zahříváme 5 minut. Vzniklý isopentylethanoat se projevil charakteristickou sladkou hruškovou vůní. 14. Příprava anilinformaldehydové pryskyřice Na principu aktivace aromatického jádra aminoskupinou je možné provést reakce v o- a p- polohách jádra elektrofilním reagentem. Formaldehyd v kyselém prostředí vystupuje jako elektrofilní částice. Mnohokrát opakovanou kondenzací na uvedeném principu vzniká makromolekula anilinformaldehydové pryskyřice. Roztoky a materiál: anilin, koncentrovaná HCl, formaldehyd 40% Postup: 2,5ml anilinu ve 4ml vody a 3 ml koncentrované HCl protřepeme a ochladíme. Pak přidáme 7,5ml 40% formaldehydu. Opět protřepeme a vložíme do kádinky se studenou vodou. Reakční směs se ohřívá. Dostává červenavou barvu. Posléze zakalená kapalina ztuhne. Po jedné až dvou hodinách je kondenzace ukončena

5 15. Příprava fenolformaldehydové pryskyřice Roztoky a materiál: fenol, formaldehyd 40%, koncentrovaná HCl Postup: Do zkumavky odvážíme asi 2g fenolu, přidáme 2-3ml 40% formaldehydu, 2-3 kapky konc. HCl jako katalyzátoru a za stálého promíchávání zahříváme ve vroucí lázni. Zpočátku se fenol rozpouští, pak se roztok rozdělí. Vrstva produktu je dehtovitá. Vznikne nerozpustná a netavitelná pryskyřice. 16. Ninhydrinová reakce Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny poskytují s ninhydridem (1,2,3- trioxohydrinden monohydrát) barevné reakce, které jsou vhodné pro důkazy těchto látek. Roztoky a materiál: ninhydrin - 0,2%c. ethanolu, modelový roztok bílkoviny, modelové roztoky aminokyselin Postup: K 5ml vzorku přidáme 0,5ml roztoku ninhydrinu a zahříváme ve vodní lázni k varu. Dochází ke zbarvení do růžova. 17. Biuretová reakce Bílkoviny a peptidy poskytují v alkalickém prostředí s měďnatými ionty červenofialově zbarvené komplexy. Název reakce je odvozen od biuretu (je to kondenzační produkt močoviny), jednoduché látky obsahující peptidovou vazbu a dávající pozitivní reakci. Roztoky a materiál: NaOH 10%, CuSO 4 0,1%, biuretové činidlo, krystalická močovina, modelový roztok bílkoviny Postup: a) důkaz biuretu: do suché zkumavky dáme několik krystalků močoviny a zahříváme opatrně přímým plamenem do žlutého zbarvení a slabého zápachu amoniaku. Po ochlazení zkumavky na vzduchu přidáme několik kapek biuretového činidla a pozorujeme vznik krvavě červeného zbarvení. b) důkaz bílkoviny: do zkumavky dáme 2ml modelového roztoku bílkoviny, přidáme několik kapek biuretového činidla a po promíchání pozorujeme vznik charakteristického světle fialového zbarvení. 18. Xanthoproteinová reakce Aromatické aminokyseliny (tyrosin, tryptofan) se koncentrovanou kys. dusičnou nitrují na žluté produkty. Zalkalizováním reakční směsi se zbarvení prohlubuje. Roztoky a materiál: HNO 3 konc., NaOH 10%, tryptofan Postup: k 2ml roztoku přidáme z dávkovače 1ml konc. Kys. dusičné a zahřejeme na vodní lázni. Vznikne žluté zbarvení a jemná bělavá sraženina. Po ochlazení přidáme 10% hydroxid sodný do vzniku krvavě červeného zbarvení

6 19. Důkaz síry v bílkovinách Mnohé bílkoviny, které obsahují sirné aminokyseliny cystein a cystin, uvolňují při zahřívání v alkalickém prostředí sulfan, který lze dokázat srážením s octanem olovnatým jako PbS. Roztoky a materiál: octan olovnatý (CH 3 COO) 2 Pb 0,5% roztok, NaOH 10% roztok, modelový roztok bílkoviny a roztok cysteinu. Postup: K 1ml octanu olovnatého přidáváme po kapkách 10% NaOH do vzniku bílé sraženiny. Několika dalšími kapkami hydroxidu ji rozpustíme a čirému roztoku přidáme několik kapek vzorku. Po opatrném povaření vznikne černá sraženina sulfidu olovnatého. 20. Denaturace bílkovin Denaturací bílkovin rozumíme strukturní změny v molekule bílkoviny, které vedou ke ztátě biologických vlastností. Při denaturaci nedochází ke štěpení peptidických vazeb, ale vznikají změny v sekundární a terciární struktuře. Denaturaci způsobují soli těžkých kovů, nízké nebo vysoké ph, zvýšená teplota, organická rozpouštědla. Denaturace podle podnínek bývá doprovázena též koagulací bílkoviny, tj. jejím vyloučením z roztoku. Koagulace nejsnáze nastává v okolí izoelektrického bodu. Roztoky a materiál: modelový roztok bílkoviny, CH 3 COOH 1% roztok, CH 3 COOH 10% roztok, NaCl nasycený roztok Postup: Do 4 zkumavek dáme po dvou ml model. Roztoku bílkoviny a postupně je zpracováváme: 1 zkumavka) zahřejeme bílkovina se sráží 2 zkumavka) přidáme 1% CH 3 COOH a zahříváme bílkovina se sráží rychleji 3 zkumavka) 0,5ml 10% CH 3 COOH, několik kapek nasyceného roztoku NaCl a zahříváme bílkovina se sráží 4 zkumavka) 0,5 10%CH 3 COOH a zahříváme bílkovina se nesráží ani po vaření