1. Углеводороды

Качественные реакции на кратные углерод – углеродные связи.

Присоединение брома. Углеводороды, содержащие двойные или тройные связи, легко присоединяют бром:

К раствору 0,2 г (или 1 мл) вещества в 2 – 3 мл хлороформа добавляют по каплям при встряхивании 5%- ный раствор брома в хлороформа. Мгновенное исчезновение окраски свидетельствует о наличии кратной связи в веществе. Но раствор брома также обесцвечивается соединениями, содержащими подвижный водород ( фенолы, ароматические амины, третичные углеводороды). Однако при этом происходит реакция замещения с выделением бромоводорода, присутствие которого легко можно обнаружить с помощью влажной бумажки синего лакмуса или конго.

Проба с перманганатом калия. В слабо щелочной среде при действии перманганата калия происходит окисление вещества с разрывом кратной связи, раствор при этом обесцвечивается, и образуется хлопьевидный осадок оксида марганца (IV).

К 0,2 г (или 1 мл) вещества, растворенного в воде или ацетоне, добавляют по каплям при встряхивании 1% - ный раствор перманганата калия. Происходит быстрое исчезновение малиновой окраски и появляется бурный осадок. Однако перманганат калия окисляет вещества других классов – альдегиды, многоатомные спирты, ароматические амины. При этом также обеспечиваются растворы, но окисление протекает большей частью значительно медленнее.

2. Обнаружение ароматических систем

Ароматические соединения в отличие от алифатических способны вступать в реакции замещения, образуя часто окрашенные соединения. Обычно для этого используют реакции нитрования и алкилирования.

Нитрование ароматических соединений. ( ТЯГА!). Нитрование проводят азотной кислотой или нитрующей смесью:

R-H + HNO₃ R-NO₂ + H₂O

В пробирку помещают 0,2 г (или 2 мл) вещества и при непрерывном встряхивании постепенно прибавляют 3 мл нитрующей смеси (кон. серная и азотная кислоты в соотношении 1 : 1). Пробирку закрывают пробкой с длинной стеклянной трубкой, которая служит обратным холодильником, и нагревают на водяной бане 5 мин при 50⁰ С. Смесь выливают в стакан с 10 г измельченного льда. Если при этом выпадает твердый продукт или масло, нерастворимые в воде и отличающиеся от исходного вещества, то можно предложить присутствие ароматической системы.

Алкилирование ароматических соединений. Ароматические углеводороды и их галогенпроизводные дают при взаимодействии с хлороформом в присутствии хлорида алюминия продукты, окрашенные в яркие цвета (оранжевый, пурпурный, синий, зеленый):

AlCl₃

3 R-H + CHCI₃ R₃CH + 3 HCI

В пробирку к 1 – 2 мл обезвоженного хлороформа прибавляют 0,2 г (или 2 мл) исследуемого вещества и смесь перемешивают. Затем осторожно вносят 0,5 г порошка безводного хлорида алюминия так, чтобы большая его часть осталась на стенках пробирки выше уровня жидкости. Наклоняя пробирку, слегка смачивают порошок хлорида алюминия. Появление яркой окраски на стенке пробирки, а также окрашивание и всего раствора указывает на присутствие ароматической системы.

3. Оксисоединения (спирты и фенолы)

При анализе на спирты используют замещения как подвижного водорода в гидроксильной группе, так и всей гидроксильной группы.

Реакция с металлическим натрием. Спирты легко реагируют с натрием, образуя при этом алкоголяты, растворимые в воде:

2 ROH + 2 Na 2 RONa + H₂

В пробирку помещают 2 – 3 мл безводного исследуемого вещества и осторожно добавляют маленький кусочек металлического натрия. Выделение газа при растворении натрия указывает на присутствие активного водорода. (Однако эту реакцию могут давать кислоты и СН – кислоты).

Реакция с гидроксидом меди(II). В двух -, трех – и многоатомных спиртах в отличие от одноатомных спиртов растворяется свежеприготовленный гидроксид меди (II), с образованием темно – синего раствора комплексных солей соответствующих производных (гликолятов, глицератов).

В пробирку наливают несколько капель (0,3 – 0,5 мл) 3 % - ного раствора сульфата меди, а затем 1 мл 10% - ного раствора NaOH. Выпадает студенистый голубой осадок гидроксида меди (II). Растворение осадка при добавлении 1 мл исследуемого вещества и изменение цвета раствора до темно – синего подтверждает присутствие многоатомного спирта с гидроксильными группами, расположенными у соседних атомов углерода.

Реакция с солянокислым раствором хлорида цинка (Проба Лукаса).

Концентрированные галогенводородные кислоты способны замещать гидроксильную группу в спиртах на галоген, образуя нерастворимые в воде галогенпроизводные. Но замещение происходит в различной скоростью в зависимости от природы спирта. Первичные, вторичные и третичные спирты различаются по реакции их с соляной кислотой в присутствии хлорида цинка и без него. Так, третичные спирты реагируют с конц. Соляной кислотой без хлорида цинка при комнатной температуре уже в течение 5 минут, а вторичные и первичные спирты при этом не реагируют

В присутствии хлорида цинка третичные спирты взаимодействуют с соляной кислотой в течение 3 – 5 минут, при этом получаются нерастворимые в воде капли галоидного алкила. Вторичные спирты сначала растворяются с образованием прозрачного раствора, а затем раствор мутнеет, и выпадают капли галогенпроизводного. Реакция для них возможна лишь при длительном нагревании или стоянии.

К 1 мл исследуемого вещества прибавляют 5 мл реактива Лукаса. Пробирку закрывают пробкой, энергично встряхивают и оставляют стоять на 5мин. Третичные спирты при этом через 2 – 3 минуты образуют хлористый алкил, оседающий в виде нерастворимых в воде капель. Вторичные спирты дают помутнение раствора, а выделение галогенпроизводного наступает лишь 10 минут. Первичные спирты образуют гомогенный раствор, выделения хлоропроизводного не наблюдается.

К 1 мл исследуемого вещества приливают 3 мл конц. Соляной кислоты. Смесь сильно встряхивают и оставляют стоять на 3 – 5мин. Третичные спирты при этом образуют нерастворимый в кислоте галоидный алкил. Первичные и вторичные спирты в этих условиях заметно не реагирует. Эта реакция позволяет отличить третичные спирты от вторичных.

Фенолы. Реакция с хлоридом желез (III). Фенолы дают с хлоридом железа (III) интенсивно окрашенные комплексные соли. Обычно появляется глубокая синяя или фиолетовая окраска, некоторые фенолы дают зеленое или красное окрашивание, оно ярче проявляется в воде или хлороформе и хуже в спирте.

В пробирку помещают несколько кристаллов исследуемого вещества в 2 мл воды или хлороформа, затем добавляют при встряхивании 1 – 3 капли 3% - ного раствора хлорида железа (III). В присутствии фенола появляется интенсивная фиолетовая или синяя окраска.

Алифатические енолы с хлоридом железа в спирте дают более яркую окраску, чем в воде. Для енолов характерно кроваво – красное окрашивание.

Реакция с бромной водой. Фенолы со свободными орто – и пара – положениями в бензольном ядре легко обесцвечивают бромную воду, при этом получается осадок 2, 4, 6 – трибромфенола.

Небольшое количество исследуемого вещества встряхивают с 1 мл воды, затем прибавляют по каплям бромную воду. Происходит быстрое обесцвечивание раствора и выпадение белого осадка.

4. Карбонильные соединения

В отличие от кетонов альдегиды легко окисляются. На этом свойстве основано открытие альдегидов, но не кетонов.

Реакция серебряного зеркала. Все альдегиды легко восстанавливают аммиачный раствор оксида серебра. Катионы этой реакции не дают.

R – CHO + 2 [Ag( NH₃)₂OH] R – COONH₄ + 2Ag + 3 NH₄OH

В хорошо вымытой пробирке смешивают 1 мл раствора нитрата серебра с 1 мл NH₄OH

разбавленным раствором. Выпавший осадок гидр оксида серебра растворяют при добавлении 25 5 – ного раствора аммиака. К полученному раствору прибавляют несколько капель спиртового раствора анализируемого вещества. Пробирку помещают на водяную баню и нагревают до 50 - 60⁰С. Если на стенках пробирки выделяется блестящий налет металлического серебра, то это свидетельствует о наличии альдегидной группы в образце.

Следует отметить, что эту реакцию могут давать также и другие легко окисляющиеся соединения: многоатомные фенолы, дикетоны, некоторые, ароматические а

Реакция с гидросульфитом натрия. Альдегиды, алифатические метил – кетоны и алициклические кетоны при взаимодействии с гидросульфитом натрия образуют хорошо кристаллизующиеся сульфитные соединения:

R₂C = O + NaHSO₃ R₂C(OH)SO₃Na

В пробирку помещают 0,2 г (или 2 мл) исследуемого вещества, приливают 1 мл спирта и 1мл насыщенного раствора гидросульфита натрия. Пробирку закрывают пробкой и сильно встряхивают. Выпадение кристаллического осадка свидетельствует о наличии карбонильного соединения. При отрицательных пробах на специфические реакции альдегидов выпавший кристаллический осадок гидросульфитного соединения указывает на присутствие метилкетона или циклического кетона.