Chemia organiczna

Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla

Biologii (I rok)

Zakład Chemii Organicznej

Wydział Chemii

Uniwersytet Wrocławski

2005

Lista wykonywanych ćwiczeń:

[DF] Destylacja frakcyjna...........................................................................................................3

[DPW] Destylacja z parą wodną.................................................................................................4

[KR] Krystalizacja z rozpuszczalnika organicznego..................................................................5

[KW] Krystalizacja z wody.........................................................................................................6

[SEAR] Substytucja elektrofilowa w związkach aromatycznych...............................................7

[BA] Barwniki azowe.................................................................................................................8

[ASP] Kwas acetylosalicylowy (aspiryna).................................................................................9

[CHR] Chromatografia cienkowarstwowa barwników (TLC).................................................10

wersja 2 (WWW)

2

[DF] Destylacja

frakcyjna

Nalać do kolby destylacyjnej mieszaninę acetonu i toluenu

a następnie dodać kilka drobnych kamyczków wrzennych.

Przeprowadzić destylację prostą mieszaniny (bez deflegmatora).

Mierzyć objętość destylatu i co 2 ml zapisywać temperaturę. Po

zakończeniu destylat przelać z powrotem do kolby destylacyjnej i przeprowadzić destylację

frakcyjną (z deflegmatorem). Tak jak poprzednio zapisywać temperaturę co 2 ml destylatu.

Tym razem należy rozdzielić destylat na frakcje (aceton, toluen i ewentualnie frakcje

pośrednie). Dla obu destylacji sporządzić wykresy zależności temperatury od objętości

destylatu. Z wykresu dla destylacji frakcyjnej oszacować ilość acetonu i

toluenu

w mieszaninie.

Odczynniki:

• mieszanina acetonu

i toluenu

1

1 1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

10

2

3

4

5

6

7

8

9

1

1 0

wersja 2 (WWW)

3

[DPW]

Destylacja z parą wodną

Zmontować zestaw do destylacji z para wodną.

W

kolbie destylacyjnej umieścić chlorowodorek

aniliny, a następnie dodać roztwór 5 g NaOH w 250

ml wody. Przedestylować uzyskaną anilinę z parą

wodną. Destylację należy prowadzić do momentu, gdy zacznie destylować sama woda. Po

zakończeniu destylacji dodać do destylatu 2 łyżki NaCl po czym wymieszać do rozpuszczenia

się soli. Następnie przelać destylat do rozdzielacza i oddzielić anilinę od wody. Zmierzyć

objętość uzyskanej aniliny. Napisać reakcję i na jej podstawie obliczyć wydajność

oczyszczania.

Odczynniki:

• chlorowodorek aniliny 15 g

• NaOH 5

g

• NaCl

1

1 1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

10

2

3

4

5

6

7

8

9

1

1 0

H

2

O

wersja 2 (WWW)

4

[KR]

Krystalizacja z rozpuszczalnika organicznego

W kolbie umieścić 10 g 2,5-dichloroaniliny i dodać 30

ml metanolu. Ogrzać do wrzenia pod chłodnicą zwrotną

na łaźni wodnej lub płaszczu grzejnym. W razie

niecałkowitego rozpuszczenia się substancji dodawać

małymi porcjami rozpuszczalnik przez wylot chłodnicy. Po rozpuszczeniu substancji

przerwać ogrzewanie, dodać 1 g węgla aktywnego i ponownie ogrzać do wrzenia. Przesączyć

gorący roztwór przez uprzednio ogrzany lejek szklany z sączkiem fałdowanym. Przesącz

pozostawić do ostygnięcia. Wykrystalizowaną 2,5-dichloroanilinę odsączyć pod

zmniejszonym ciśnieniem, a następnie pozostawić do wysuszenia. Zważyć uzyskaną

substancję i obliczyć wydajność krystalizacji.

Odczynniki:

• 2,5-dichloroanilina 1 10

g

• metanol 1 50

ml

• węgiel aktywny

1 g

wersja 2 (WWW)

5

[KW]

Krystalizacja z wody

Kwas sulfanilowy umieścić w zlewce, dodać 100 ml wody

i ogrzać do wrzenia. W razie nierozpuszczenia się kwasu

dodawać wodę, po 25 ml, za każdym razem doprowadzając

do wrzenia i sprawdzając czy kwas uległ całkowitemu rozpuszczeniu. Po rozpuszczeniu się

kwasu przerwać na chwilę ogrzewanie, po ustaniu wrzenia wsypać ostrożnie 1 g węgla

aktywnego po czym ponownie ogrzać do wrzenia. Roztwór przesączyć na gorąco. Przesącz

pozostawić do krystalizacji. Odsączyć kryształy pod zmniejszonym ciśnieniem, przemywając

je na lejku niewielką ilością wody. Po wysuszeniu zważyć otrzymany kwas i obliczyć

wydajność krystalizacji.

Odczynniki:

• kwas sulfanilowy

10 g

• węgiel aktywny

1 g

wersja 2 (WWW)

6

[SEAR] Substytucja elektrofilowa w związkach aromatycznych

a) Do trzech probówek nalać po około 1 ml CCl

4

, a następnie

dodać do pierwszej 2 ml cykloheksenu, do drugiej kilka

kryształków fenolu, a do trzeciej 2 ml toluenu. Do każdej

z probówek dodać po kilka kropli Br

2

. Zawartość probówek

wstrząsać przez chwilę. Zaobserwować zachodzące

zmiany. Wyjaśnić różnice i napisać reakcje chemiczne.

b) Zmieszać ostrożnie 5-6 kropli węglowodoru z 5-6 kroplami

stężonego kwasu azotowego(V). Obserwować zmiany

zachodzące w probówkach. Ćwiczenie przeprowadzić

z n-heksanem, benzenem i toluenem. Napisać reakcje

chemiczne.

c) Do suchej probówki nalać około 2 ml suchego chloroformu

lub czterochlorku węgla, po czym dodać 3-4 krople lub około 0.5 g węglowodoru.

Wymieszać zawartość. Następnie dodać 0.5-1 g bezwodnego chlorku glinu, tak aby część

proszku zatrzymała się na ściankach probówki. Przechylając probówkę zwilżyć ostrożnie

chlorek glinu roztworem. Zaobserwować zachodzące zmiany, biorąc do reakcji n-heksan,

benzen, chlorobenzen, naftalen oraz antracen. Napisać reakcje chemiczne.

Odczynniki:

• brom 1

• HNO

3

stęż.

• CCl

4

• CHCl

3

• AlCl

3

bezw.

• cykloheksen
• fenol 1

• toluen

• n-heksan
• benzen 1

• chlorobezen

• naftalen
• antracen

Brom jest silnie żrący i trujący!

Fenol ma właściwości parzące, działa szkodliwie na skórę. W razie poparzenia skórę

należy umyć wodą z mydłem.

Pracować w gumowych rękawicach i okularach!

Ćwiczenie wykonywać wyłącznie pod wyciągiem!

wersja 2 (WWW)

7

[BA] Barwniki

azowe

Roztwór soli diazoniowej

Około 0.1 g badanej aminy rozpuścić w 5 ml

10% HCl, ochłodzić wodą z lodem do 0-5˚C, po

czym dodawać kroplami roztwór 1 g NaNO

2

w 5 ml H

2

O do dodatniej próby z papierkiem

jodoskrobiowym (niebieskie zabarwienie).

Odczynniki:

• anilina 1 0.1

g

• kwas p-aminobenzoesowy 0.1

g

• kwas sulfanilowy

0.1 g

• 10% HCl

5 ml

• azotan(III) sodu 1 1

g

• fenol 1 0.1

g

• 1-naftol 0.1

g

• 2-naftol 0.1

g

• 10% NaOH

5 ml

Roztwór fenolu

Około 0.1 g fenolu rozpuścić w 5 ml 10%

NaOH.

Sprzęganie na bibule

Na krążek bibuły nanieść po jednej kropli alkalicznego

roztworu każdego z fenoli. Krople nanosić na okręgu

o promieniu około 2 cm. W środek okręgu nanieść

roztwór soli diazoniowej i obserwować zjawiska na

granicy roztworu soli diazoniowej oraz fenolu.

Sprzęganie w probówce

Do trzech probówek dodać po dwie krople

alkalicznego roztworu danego fenolu. Do każdej z nich

dodać po dwie krople roztworu soli diazoniowej. Zawartość probówek rozcieńczyć 5 ml

wody. Roztwór z każdej probówki podzielić na dwie części i do jednej połowy dodać

roztworu HCl do uzyskania odczynu kwaśnego, a do drugiej roztworu NaOH do uzyskania

odczynu alkalicznego. Obserwować zmiany barwy.

Ćwiczenie należy przeprowadzić z następującymi związkami:

• fenole – 1-naftol, 2-naftol, fenol;
• aminy – anilina, kwas p-aminobenzoesowy, kwas sulfanilowy.

Napisać reakcje otrzymywania soli diazoniowych z amin oraz wszystkie reakcje sprzęgania.

Pracować w gumowych rękawicach i okularach!

Ćwiczenie wykonywać wyłącznie pod wyciągiem!

wersja 2 (WWW)

8

[ASP] Kwas

acetylosalicylowy

1

(aspiryna)

C

O

OH

OH

+

H

3

C

C

O

OH

C

CH

3

O

O

C

O

CH

3

+

C

O

OH

O

C

O

CH

3

H

2

SO

4

kwas acetylosalicylowy (aspiryna); rozkład 129–133

°C

W małej kolbie stożkowej 200–250 ml

z szeroką szyją umieszcza się 12.5 g

bezwodnego kwasu salicylowego, 17.5 ml

bezwodnika octowego i dodaje 1 ml stężonego

kwasu siarkowego, mieszając przy tym starannie zawartość kolby ruchem wirowym.

Następnie mieszaninę ogrzewa się na łaźni wodnej do około 50–60

°C w ciągu 15 minut,

mieszając ją jednocześnie za pomocą termometru (ostrożnie, termometry są dość kruche).

Mieszaninę pozostawia się do ostygnięcia, wstrząsając ją co pewien czas, dodaje 150 ml

wody, starannie miesza i sączy pod zmniejszonym ciśnieniem przez lejek Büchnera.

Odczynniki:

• kwas salicylowy

12.5 g

• bezwodnik octowy 1

19 g (17.5 ml)

• kwas siarkowy

1 ml

Otrzymany produkt powinien topić się z rozkładem w temperaturze 129–133

°C.

2

Po

wysuszeniu należy zważyć i obliczyć wydajność na podstawie reakcji.

Pracować w gumowych rękawicach i okularach!

Ćwiczenie wykonywać wyłącznie pod wyciągiem!

1

A. I. Vogel, „Preparatyka organiczna, wydanie drugie całkowicie zmienione i poprawione”,

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1984, str. 710.

2

Kwas acetylosalicylowy w czasie ogrzewania ulega rozkładowi i nie można go scharakteryzować

poprzez właściwą, ściśle określoną temperaturę topnienia. Temp. rozkładu związku waha się w zakresie
128-135

°C; oznaczana na ogrzewanej elektrycznie płytce wynosi 129-133°C.

wersja 2 (WWW)

9

[CHR]

Chromatografia cienkowarstwowa barwników (TLC)

Na płytce do chromatografii cienkowarstwowej

(płytka aluminiowa o wymiarach 90x40 mm lub

szersza, pokryta żelem krzemionkowym,) należy

zaznaczyć delikatnie ołówkiem linię startu (ok.

8

mm od dolnej krawędzi

płytki), starając się nie

uszkodzić powierzchni żelu. Należy unikać dotykania powierzchni płytki

palcami. Na linii startu zaznacza się punkty nanoszenia roztworów w

odstępie ok. 1 cm. (cztery tory dla roztworów wzorcowych i dwa dla

mieszanin). Na przygotowaną płytkę nanosi się kapilarkami metanolowe

roztwory każdego z barwników oraz dwie mieszaniny dwóch dowolnych

barwników, tworząc plamki o średnicy nie większej niż 3 mm.

Materiały i sprzęt:

• płytka do chromatografii TLC

• linijka i ołówek
• wzorce barwników i kapilarki

• komora chromatograficzna

• eluent
(1-butanol-kwas octowy-woda 4:1:1)

Do komory chromatograficznej wlewa

się eluent tworząc warstwę o głębokości ok.

5 mm. Płytkę umieszcza się pionowo

w komorze, zwracając uwagę, by poziom

cieczy nie sięgał do linii startu. Jeżeli w tej

samej komorze mają być rozwijane dwie płytki, umieszcza się je

tyłem do siebie, zetknięte tylko górnymi krawędziami. Boczne

krawędzie płytek nie powinny dotykać ścianek komory. Komorę

nakrywa się szalką i czeka na rozwinięcie chromatogramu (ok. 40-

60 minut). Komora powinna stać w

spokojnym miejscu,

w temperaturze pokojowej.

8 mm

5 mm

start

czoło

( po rozwinięciu)

8 mm

5 mm

start

czoło

( po rozwinięciu)

start

czoło

eluent

płytka chromatograficzna

start

czoło

eluent

płytka chromatograficzna

Płytki wyjmuje się z komory, gdy poziom eluentu znajdzie się ok. 5 mm od górnej

krawędzi płytki, zaznacza ołówkiem linię czoła rozpuszczalnika i suszy płytki suszarką (pod

wyciągiem).

Po zmierzeniu odległości start-czoło i start-środek plamki należy obliczyć

współczynniki R

f

wszystkich analizowanych barwników. Na podstawie współczynników R

f

plamek należy zidentyfikować barwniki w mieszaninach.

wersja 2 (WWW)

10