Карбонильные соединения

Техника безопасности:

1. Запрещается переливать легковоспламеняющийся ацетон вблизи включенных нагревательных приборов и газовых горелок.

2. Не нагревайте пробирки с реакционными смесями на открытом пламени газовой горелки. Используйте для нагрева водяные бани. При термических ожогах (краснота и припухлость) обожженное место надо обработать спиртовым раствором танина, 96%-ным этиловым спиртом или раствором перманганата калия или воспользоваться специальной мазью от ожогов.

3. Формальдегид ядовит. Он вызывает ожоги слизистых оболочек и кожи.

è Опыт 1. Окисление алифатических альдегидов и кетонов

Реактивы:

· 5 %-ный раствор формальдегида Н₂С=О);

· ацетон (CH₃COCH₃);

· 1 %-ный раствор нитрата серебра (AgNO₃);

· 5 %-ный раствор аммиака (NH₃)(в капельнице);

· Фелинг-1 (2 %-ный раствор сульфата меди CuSO₄);

· Фелинг-2 (щелочной раствор сегнетовой соли:

NaOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOK+NaOH).

1.1 Окисление формальдегида аммиачным раствором гидроксида серебра (реакция "серебряного зеркала")

В тщательно вымытую пробирку помещают 2-3 мл раствора нитрата серебра и по каплям при встряхивании добавляют раствор аммиака до тех пор, пока образующийся вначале осадок не растворится. Избыток аммиака в растворе снижает чувствительность реакции! К полученному бесцветному аммиачному раствору гидроксида серебра [Ag(NH3)2]OH добавляют 1 мл раствора формальдегида и перемешивают. Затем помещают пробирку в горячую водяную баню (60-70 ºС) на 5-7 минут. На стенках пробирки постепенно выделяется слой серебра в виде зеркала (иногда серебро выделяется в виде темного осадка).

Напишите уравнения реакций: образования аммиачного раствора гидроксида серебра и окисления им формальдегида до муравьиной кислоты. Вступают ли в эту реакцию ацетон и другие кетоны?

1.2 Окисление формальдегида и ацетона реактивом Фелинга

Готовят реактив Фелинга, для чего смешивают в пробирке 2 мл раствора Фелинг-1 и 2 мл раствора Фелинг-2. Полученный раствор фелинговой жидкости делят на две части. К одной части приливают 1 мл раствора формальдегида, ко второй – 1 мл раствора ацетона. Смесь нагревают на кипящей водяной бане несколько минут. Обратите внимание на выделение газа в одной из пробирок.

Какие процессы происходят с карбонильными соединениями в этом опыте? Сделайте вывод. Напишите уравнения реакции окисления формальдегида реактивом Фелинга в упрощенном виде.

è Опыт 2. Реакции нуклеофильного присоединения (A_N)

Реактивы:

· ацетон (CH₃COCH₃);

· насыщенный раствор гидросульфита натрия (NaHSO₃);

· 10 %-ный раствор соляной кислоты (HCl);

· бензальдегид (C₆H₅СНО);

· раствор 2,4-динитрофенилгидразина (NH₂NH-C₆H₅);

· анилин (C₆H₆-NH₂);

· этиловый спирт 96 %-ный (C₂H₅OH).

2.1 Реакция ацетона с гидросульфитом натрия

В пробирку наливают 3 мл насыщенного раствора гидросульфита натрия и добавляют при энергичном встряхивании 1 мл ацетона. Реакционную смесь охлаждают в стакане со льдом. Через некоторое время выпадает прозрачный кристаллический осадок гидросульфитного производного ацетона. Если осадок сразу не появляется, то вызывают кристаллизацию потиранием стеклянной палочкой о стенки пробирки. Переносят немного кристаллов гидросульфитного соединения ацетона на предметное стекло и рассматривают их форму под микроскопом. Сливают избыток жидкости с осадка и растворяют осадок в разбавленной соляной кислоте. Обратите внимание на выделение пузырьков газа.

Будет ли идти эта реакция, если вместо ацетона взять бутанон, бутаналь, бензальдегид?

Напишите уравнения образования и разложения гидросульфитного соединения. Где применяются эти реакции?

2.2 Реакция фурфурола и ацетона с 2,4-динитрофе-нилгидразином

В две пробирки наливают по 2 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина и добавляют в одну пробирку 1-2 капли фурфурола, а в другую – 1-2 капли ацетона. Пробирку энергично встряхивают.

Какие изменения вы наблюдаете? Напишите уравнение реакции образования фенилгидразона фурфурола и ацетона.

2.3 Получение бензальанилина (основания Шиффа)

В пробирку наливают 0,5 мл бензальдегида и 0,5 мл анилина. К полученной смеси добавляют 1-2 капли этанола, пробирку закрывают пробкой и сильно встряхивают. Через некоторое время масса застывает. Для ускорения этого процесса пробирку охлаждают. Осадок бензальанилина окрашен в буровато-розовый цвет.

Напишите уравнение реакции образования Шиффова основания бензальдегида.

è Опыт 3. Взаимодействие ароматических альдегидов со щелочами (окислительно-восстановительная реакция)

Реактивы:

· фурфурол (C₄H₃СНО);

· 10 %-ный спиртовый раствор гидроксида калия (КОН);

· концентрированный раствор гидроксида калия (КОН).

Реакция Канниццаро

В пробирку наливают 1-2 мл 10 %-ного спиртового раствора гидроксида калия (или 1 мл концентрированного раствора КОН) и добавляют 5-6 капель фурфурола, интенсивно встряхивают. Смесь разогревается, а после охлаждения, выпадает осадок фуроата калия.

Напишите уравнение реакции диспропорционирования фурфурола в щелочной среде. Какую структурную особенность должна иметь молекула, способная вступать в реакцию Канниццаро?

è Опыт 4. Обнаружение ацетона с помощью иодоформной пробы

Реактивы:

· ацетон (CH₃COCH₃);

· 10 %-ный спиртовый раствор гидроксида натрия (NaОН);

· концентрированный раcтвор иода (I₂) в иодиде калия (KI).

Иодоформная проба

В пробирку помещают 1 мл концентрированного раствора йода в йодиде калия и приливают (почти до исчезновения окрашивания) по каплям раствор гидроксида натрия. К обесцвеченному раствору добавляют несколько капель ацетона. При слабом нагревании от тепла рук выпадает светло-желтый осадок иодоформа, обладающего стойким характерным запахом.

Напишите уравнение реакции. Какие структурные фрагменты должны содержаться в молекуле соединения, обнаруживаемого с помощью иодоформной пробы?