Органическая химия.3828

10 %-м раствором NaOH (контроль по универсальной индикаторной бумаге).

Отливают в пробирку 1-2 мл гидролизата и добавляют равный объем реактива Фелинга – доказывают наличие в растворе продуктов глубокого гидролиза крахмала – глюкозы и мальтозы.

В отдельной пробирке с гидролизатом выполнить пробу Селиванова на фруктозу – сделать вывод о наличии фруктозы в составе крахмала.

Напишите схему гидролиза крахмала и уравнения реакций окисления продуктов гидролиза крахмала фелинговой жидкостью.

Опыт 6. Растворение целлюлозы в медно-аммиачном растворе (реактиве Швейцера)

В пробирку наливают 4–5 мл медно-аммиачного раствора (реактива Швейцера), опускают в него маленький кусочек гигроскопической ваты (целлюлозы) и тщательно перемешивают содержимое пробирки стеклянной палочкой до полного растворения ваты – получается вязкий прозрачный раствор ярко-синего цвета.

К полученному раствору добавляют 10–15 капель концентрированной HCl – выделяется клетчатка, имющая вид гомогенной студенистой массы. Это свойство используется при производстве медноаммиачного искусственного шелка.

Опыт 7. Кислотный гидролиз целлюлозы (клетчатки)

В сухую пробирку поместите мелко нарезанные кусочки фильтровальной бумаги (клетчатки), и добавьте ~1 мл 50 %-й Н2SO4 (0,5 мл Н2О +

+ 0,5 мл Н2SO4(конц)). Содержимое тщательно размешать стеклянной палочкой до полного разрушения бумаги и образования бесцветного вязкого

раствора. (Можно слегка подогреть (осторожно) для ускорения растворения.) После этого при перемешивании по каплям добавьте 1 мл дистиллированной Н2О. Пробирку поставьте на 15–20 мин в кипящую водяную баню при регулярном перемешивании. Затем смесь охладите и нейтрализуйте 10 %-м раствором NaOH. С полученным раствором проведите реакцию с фелинговой жидкостью или пробу Троммера для обнаружения в продуктах гидролиза восстанавливающих сахаров.

Напишите уравнение реакции гидролиза целлюлозы и объясните результаты опыта.

41

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Цель работы. Сопоставить свойства азотсодержащих соединений, познакомиться с их качественными реакциями.

Опыт 1. Образование и гидролиз сернокислой соли дифениламина (ДФА)

				На	предметное	стекло	поместите
				несколько кристаллов ДФА, а на них
				2–3 капли концентрированной H2SO4.
				Стеклянной палочкой размешай-
	а	б	в	те кристаллы до их растворения, т.е.
	Рис. 8. Капельные реакции ДФА:			до образования соли гидросульфата
				дифениламмония. С помощью стек-
	а – гидролиз соли (опыт 1); б – ре-
				лянной	палочки	перенесите		часть
	акция с HNO3 (опыт 2); в – реак-
				раствора образовавшейся			соли на
		ция с NaNO3 (опыт 2)
				другие	участки предметного			стекла

(рис. 8) для проведения нескольких капельных проб на предметном стекле.

Добавьте на край одной из капель (другой палочкой) каплю воды. В месте соприкосновения раствора соли и воды немедленно происходит гидролиз соли и выделение белого осадка свободного ДФА. Напишите реакции образования и гидролиза гидросульфата дифениламмония.

(Амины – органические основания. Анилин – (фениламин) – более слабое основание, чем алифатические амины: неподеленная пара электронов азота взаимодействует с сопряженной электронной системой бензольного ядра. Введение второй фенильной группы еще больше ослабляет основные свойства аммиака, ДФА образует соли только с концентрированными кислотами, а при разбавлении водой немедленно происходит гидролиз соли.)

Опыт 2. Цветная реакция ДФА с HNO3 и нитратами

Приготовьте очень разбавленный раствор азотной кислоты: в большой пробирке к капле концентрированной HNO3 долейте воды почти до верха.

42

Одну каплю полученного разбавленного раствора HNO3 поместите на предметное стекло рядом с каплей сернокислого раствора ДФА. В месте соприкосновения капель (см. рис. 8, б) появляется интенсивное синее окрашивание.

Чтобы избежать гидролиза при проведении цветной реакции, нужно остерегаться избытка воды.

Дифениламин является реактивом на HNO3, так как при действии ее на раствор ДФА в концентрированной H2SO4 образуется темносинего цвета аммониевая соль дифенилбензидина:

Интенсивная окраска вещества обусловлена наличием в молекуле системы сопряженных двойных связей.

Реакция используется для количественного колориметрического определения концентрации HNO3.

Сделайте аналогичные пробы с растворами NaNO3, NaNO2, KMnO4. Эта реакция очень чувствительна и широко используется для санитар- но-химического контроля загрязнения овощей нитратами, а рек – сточными водами.

Опыт 3. Щелочной гидролиз ацетамида

Несколько кристаллов ацетамида поместите в пробирку, добавьте 10 капель 2н. NaOH и нагрейте. Резкий запах аммиака и посинение лакмусовой бумаги свидетельствует о гидролизе ацетамида.

Напишите уравнения реакций.

Опыт 4. Дезаминирование ацетамида

Поместите в пробирку несколько кристаллов ацетамида, добавьте 8 капель 10 %-го раствора NaNO2 и 2 капли концентрированной HNO3. Нагрейте на спиртовке.. Влажным красным лакмусом обнаружьте аммиак.

Напишите уравнение реакции дезаминирования ацетамида.

43

Опыт 5. Получение и свойства метиламина

Предварительно приготовьте три пробирки с испытательными растворами:

(а) в первую пробирку налейте 1 мл дистиллированной воды, в две другие пробирки – по 2 мл:

(б) 3 %-го раствора FeCl3 и (в) 3 %-го раствора CuSO4.

В сухую пробирку внесите 0,5–1 г хлорида метиламмония и 1–2 г натронной извести. Смесь тщательно перемешайте стеклянной палочкой. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой и закрепите в лапке штатива. Реакционную смесь нагрейте на спиртовке:

[CH3 – NH3]+Cl– + NaOH → CH3 – NH2 + NaCl + H2O.

К отверстию газоотводной трубки, из которой выделяется газообразный метиламин, поднесите стеклянную палочку, смоченную концентрированной HCl, – палочка окутывается туманом:

CH3 – NH2 + HCl → [CH3 –NH3]+Cl– .

Через испытательные растворы пропустите газообразный метиламин.

Испытайте реакцию среды в пробирке (а) – водный раствор амина. В пробирке (б) с FeCl3 через некоторое время выпадает бурый оса-

док

СН3 – NH2 + H2O → [CH3 –NH3]+OH–;

3[CH3 –NH3]+OH– + FeCl3 → Fe(OH)3 + 3 [CH3 –NH3]+Cl–.

Впробирке (в) с CuSO4 вначале образуется голубой осадок Cu(OH)2, который растворяется в избытке метиламина. Запишите соответствующие уравнения реакций.

Опыт 6. Взаимодействие первичных аминов с азотистой кислотой

Эту реакцию используют как качественную реакцию на первичные амины алифатического ряда.

В пробирку с 0,2 г хлорида метиламмония приливают 1 мл воды, затем, после растворения соли, вносят 1 мл 10 %-го раствора NaNO2. Смесь тщательно перемешивают и добавляют несколько капель ледя-

44

ной уксусной кислоты – выделяется азот в виде мелких пузырьков. Доказать лакмусом, что выделяющийся газ – не NH3.

Запишите уравнения реакций получения HNO2 и ее реакцию с метиламином. Предложите варианты обнаружения основного продукта реакции – первичного спирта.

Опыт 7. Растворимость мочевины в воде и образование ее азотнокислой соли

(а) В пробирку насыпьте 0,2–0,5 г мочевины и добавьте 3–5 капель дистиллированной Н2О (отметить очень хорошую растворимость мочевины в воде). Убедитесь в том, что раствор мочевины нейтрален на лакмус.

(б) К раствору мочевины добавьте 2 капли концентрированной HNO3 и встряхните – сразу или через несколько секунд начинается образование кристаллов азотнокислой мочевины (реагирует мочевина с одной молекулой HNO3).

Напишите уравнение реакции образования нитрата мочевины. Кристаллы сохраните для следующего опыта.

Опыт 8. Дезаминирование мочевины

К кристаллам азотнокислой соли мочевины (из опыта 7) добавьте 2–3 капли NаNO2 (напишите уравнение реакции образования НNO2). При встряхивании немедленно начинается выделение газа (СО2 и N2). С помощью влажного красного лакмуса убедитесь в отсутствии аммиака.

Напишите уравнение реакции дезаминирования мочевины. Реакция разложения мочевины азотистой кислотой используется

для количественного определения мочевины по методу ван Слайка (измеряется объем выделившегося азота).

Опыт 9. Гидролиз мочевины, доказательство ее строения

В пробирку поместите 0,1–0,2 г мочевины и добавьте (не смачивая стенок пробирки) 1–2 мл баритовой воды Ba(OH)2. Пробку закройте неплотно и вставьте влажный красный лакмус (рис. 9). Нагревать на водяной бане 15–20 мин. Объясните посинение лакмуса и появление мути в пробирке.

45

Напишите уравнения реакций.

В живых организмах гидролиз мочевины происходит под действием фермента уреазы (urea – лат. мочевина).

	Опыт 10. Разложение мочевины
	при нагревании. Образование биурета
	и циануровой кислоты
	Биуретовая реакция
	В сухую пробирку поместите 2 лопаточки
Рис. 9. Гидролиз	мочевины и осторожно нагревайте (~ 5 см от
мочевины	пламени горелки). Сначала начинается плавле-

ние, затем выделение пузырьков газа, – аммиака, который можно зафиксировать по запаху и влажным красным лакмусом.

Вскоре выделение газа прекращается, а реакционная масса затвердевает вследствие образования биурета и циануровой кислоты. Разделить эти вещества можно, используя их различную растворимость в воде.

Пробирку охладите, добавьте 10 капель Н2О и 2–3 мин кипятите. Легко растворимый биурет перейдет в раствор. Осадку циануровой

кислоты дать отстояться, а раствор биурета слить в другую пробирку. 10.1. К раствору биурета добавить 2–3 капли NаOH. При этом ис-

чезнет (если попала в раствор) муть от циануровой кислоты.

Добавьте 1 каплю CuSO4, в результате появляется розовофиолетовое окрашивание комплексной соли меди – биуретовая реакция (избыток CuSO4 вреден, так как маскирует характерную розовую окраску).

мочевина

биурет

Название продукта – биурет – от латинских (by = два; urea = мочевина).

Биуретовая реакция является одной из главных качественных реакций на пептидную связь в пептидах и белках.

46

10.2. К оставшемуся осадку циануровой кислоты добавьте 2–3 капли 2 н. NH4OH, энергично встряхните и добавьте каплю CuSO4. Образуется сиреневый осадок комплексной медной соли циануровой кислоты.

Сама циануровая кислота – продукт взаимодействия трех молекул мочевины:

мочевина	циануровая кислота
	(две таутомерные формы)

Объясните, почему циануровая кислота (“тримочевина”), не имеющая кислотной карбоксильной группы – СООН, называется кислотой.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

Цель работы. Убедиться в амфотерном характере аминокислот и белков, освоить качественные (цветные) реакции белков для прогноза их первичной структуры (видов аминокислот).

Опыт 1. Доказательство амфотерных свойств глицина

1.1. В полную воды пробирку поместите каплю 0,002 н. H2SO4 и каплю метилоранжа (перемешать). Полученный розовый раствор разделите на две пробирки. В одну из пробирок с кислым раствором добавьте одну лопаточку сухого глицина. Сравните окраски растворов.

47

1.2. В полную воды пробирку внесите каплю 0,005 н NaOH и каплю фенолфталеина (перемешать). Полученный окрашенный (щелочной) раствор разделите на две пробирки. В одну из пробирок со щелочным раствором добавьте одну лопаточку сухого глицина. Сравните окраски растворов.

Напишите реакции, объясняющие изменения окрасок индикаторов.

Опыт 2. Дезаминирование аминокислоты

Аминокислоты, как и первичные амины, взаимодействуют с азотистой кислотой HNO2 с выделением азота – эту реакцию используют для количественного определения аминокислот (по оъему N2).

К 1 мл 10 %-го глицина добавьте несколько кристаллов NaNO2 и 0,5 мл 0,5 н. HCl. При встряхивании пробирки наблюдается выделение N2 в виде мелких пузырьков (с помощью влажного красного лакмуса убедитесь, что выделяется не NH3).

Запишите уравнения реакций.

Опыт 3. Образование медной соли глицина

В сухую пробирку вносят 0,5 г CuCO3 и 1,5–2 мл 2 %-го раствора глицина. Смесь нагреют на пламени спиртовки – появляется синяя окраска раствора. Часть раствора переливают в другую пробирку и добавляют 2 капли 10 %-го раствора NaOH. Выпадает ли осадок? Приведите объяснение.

Оставшуюся часть раствора охлаждают в стакане с ледяной водой. Постепенно выпадают кристаллы трудно раствормой медной соли аминоуксусной кислоты:

	O
H3N CH	C O	+ CuCO3
H
O C O	H2N CH2		+ H2O + CO2
Cu
CH2 NH2	O	C O

комплексная медная соль аминоуксусной кислоты

Образование комплексных, окрашенных в синий цвет медных солей характерно для -аминокислот.

48

Опыт 4. Биуретовая реакция – качественная на пептидную связь

В две пробирки налейте по 1 мл растворов белка и желатина, добавьте по 1 мл 30 %-го NaOH и по стенкам пробирки по 2-3 мл CuSO4. Наблюдайте появление окраски.

Окрашивание дают: биурет (отсюда название реакции), полипептиды, белки, амиды, имиды и некоторые другие соединения.

Образующиеся при биуретовой реакции окрашенные соединения являются внутренними медными комплексами хелатного строения:

Опыт 5. Качественные (цветные) реакции на боковые аминокислотные радикалы

5.1. Ксантопротеиновая реакция является качественной на амино-

кислотные радикалы, содержащие ароматические фрагменты (тирозин, триптофан, фенилаланин) – желтое окрашивание обусловлено образованием полинитросоединений:

В две пробирки прилить по 1 мл растворов белка и желатина, в каждую добавить по 4–5 капель концентрированной HNO3. Пробирки нагреть на пламени спиртовки в течение 2–3 мин. Наблюдать за изменением окраски, объяснить появление ее или отсутствие.

49

5.2. Сульфгидрильная реакция – качественная на серосодержащие

аминокислотные радикалы (цистин, цистеин). Черное окрашивание обусловлено образованием осадка PbS:

a)

H2C

CH

COOH

+

3 NaOH

t oC

H2C

CH

COONa

+ Na2S ;

t oC

a)

H C

CH

COOH

+

3 NaOH

H C

CH

COONa

+ Na S

2 SH NH

2 OH NH

2

2

SH NH2

OH NH

цистеин

2

2

серинат натрия

цистеин

серинат натрия

б)

Na2S + Pb(CH3COO)2

2 CH3COONa + PbS

.

б)

Na S + Pb(CH COO)

2

2 CH COONa + PbS

2

3

3

черный

черный

В две пробирки прилейте по 1 мл растворов белка и желатина и добавьте в каждую по 1,5 мл 30 %-го NaOH. Кипятите оба щелочных раствора по 2–3 мин. К горячим растворам добавьте по 0,5 мл Pb(CH3COO)2 и вновь нагрейте до образования черного осадка. Объясните наличие или отсутствие осадка PbS.

5.3. Нингидриновая реакция

На полоску фильтровальной бумаги нанесите по капле растворов глицина, желатина и яичного белка (1,5–2 см между пятнами). Пятна просушите над электроплиткой и на высохшие места нанесите по капле нингидрина. После повторного нагревания на фильтре появляются характерные окрашивания.

O

	+ H2N-CH-COOH	ряд промежуточных
OH	R	продуктов
OH

O

нингидрин (трикетогидринденгидрат)

O O

N

OH O

окрашенное соединение

50