51

Министерство образования Республики Беларусь

УО МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

КАФЕДРА ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Анализ органических соединений

(Уирс) методические указания

к лабораторным занятиям по курсу

«Органическая химия» для студентов

специальностей 48 01 02, 49 01 01, 49 01 02, 91 01 01

Могилев 2004

УДК 547.1 + 543

Рассмотрены и рекомендованы к изданию кафедрой химической технологии высокомолекулярных соединений

Протокол № 7 от 30 апреля 2004 г.

Составители: доцент, к.х.н. Гузиков А.Я.

доцент, к.х.н. Баранов О.М.

Рецензент доцент, к.т.н. Трилинская Е.А.

• Могилевский государственный университет продовольствия

Содержание

1 КАЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ 7

1.1 Отношение органического вещества к нагреванию 7

1.2 Открытие углерода и водорода в органическом веществе 8

1.3 Открытие азота, серы и галоидов в органическом веществе 8

1.3.1 Проба на серу 10

1.3.2 Проба на азот 10

1.3.3 Проба на галоиды 11

1.3.4 Проба Бейльштейна на галоиды 11

2 КАЧЕСТВЕННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ 13

2.1 Кратная связь 13

2.1.1 Реакция с бромом 13

2.1.2 Реакция с перманганатом калия 14

2.2 Гидроксильная группа 14

2.2.1 Реакция с сероуглеродом и щелочью 14

2.2.2 Реакция на фенолы 15

2.2.3 Реакция на гликоли и многоатомные спирты 16

2.3 Карбонильная группа 16

2.3.1 Реакция с солянокислым гидроксиламином 16

2.3.2 Реакции с 2,4-динитрофенилгидразином 17

2.3.3 Реакция Толленса на альдегидную группу 17

2.3.4 Реакция с реактивом Фелинга 17

2.4 Карбоксильная группа 18

2.4.1 Реакция на кислотность среды 18

2.4.2 Реакция с гидрокарбонатом натрия 18

2.4.3 Качественная реакция -оксикислот с хлоридом железа (III) 19

2.4.4 Качественная реакция бензойной кислоты с хлоридом железа (III) 19

2.4.5 Обнаружение сложного эфира 19

2.5 Углеводы 19

2.5.1 Реакция на углеводы с -нафтолом (реакция Молиша) 19

2.5.2 Реакция Троммера на альдозы 20

2.5.3 Реакция Селиванова на кетозы 20

2.5.4 Реакция крахмала с йодом 21

2.5.5 Тонкослойная хроматография сахаров 22

2.6 Амины 22

2.6.1 Обнаружение аминогруппы по реакции с 2,4-динитрохлорбензолом 22

2.6.2 Исследование основности аминов 23

2.7 Аминокислоты. Белки 23

2.7.1 Реакция аминокислот с FeCl3 23

2.7.2 Реакция с солями меди 23

2.7.3 Действие азотистой кислоты на аминокислоты 24

2.7.4 Ксантопротеиновая реакция на белки 24

2.7.5 Биуретовая реакция на белки 25

2.8 Жиры 26

2.8.1 Обнаружение жиров 26

2.8.2 Определение непредельных кислот в жирах 26

2.8.3 Определение кислотности жиров 27

2.8.4 Омыление жира 27

2.8.5 Определение перекисного числа жира 27

2.9 Пищевые красители 28

3 ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ В АНАЛИЗЕ СТРОЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 30

4 ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ В АНАЛИЗЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 32

5 ЯМР-СПЕКТРОСКОПИЯ В АНАЛИЗЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 33

6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНСТАНТ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 37

6.1 Температура плавления 37

6.2 Температура кипения 37

6.3 Определение плотности 38

6.4 Показатель преломления 38

7 ЗАДАЧА НА ИДЕНТИФИКАЦИЮ НЕИЗВЕСТНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА 40

7.1 Предварительное исследование вещества 40

7.2 Качественный анализ 41

7.3 Открытие функциональных групп 41

7.3.1 Качественные реакции на кратные углеводородные связи 42

7.3.2 Открытие ароматических систем 42

7.3.3 Открытие гидроксильных групп 42

7.3.4 Открытие альдегидов и кетонов 43

7.3.5 Открытие карбоновых кислот и их производных 43

7.3.6 Открытие аминов и аминокислот 43

7.3.7 Открытие углеводов (моно– и дисахаридов) 44

7.4 Идентификация отдельных соединений 44

7.4.1 Спирты и фенолы 44

7.4.2 Альдегиды и кетоны 45

7.4.3 Кислоты 45

7.4.4 Амины 47

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 48

Введение

Возможности коренного совершенствования технологии производства и переработки пищевых продуктов предопределяются реализацией входного, пооперационного и выходного аналитического контроля продукции.

Важными аналитическими характеристиками пищевых продуктов являются: содержание воды, липидов, углеводов, белков, минеральных солей. Изменение технологических и потребительских свойств пищевых продуктов в процессах их хранения и переработки сопровождаются изменениями интегрального элементного и функционального состава, накоплением новых соединений под влиянием биологических и термических факторов.

Изучение сложных биологических комплексов, какими являются пищевые продукты растительного и животного происхождения, осуществляется с использованием методов качественного и количественного анализа. При этом используются классические приемы перевода органических соединений в соответствующие неорганические производные с последующим их анализом, а также современные экспресс-методы, основанные на физико-химических приемах: ультрафиолетовая (УФ), инфракрасная (ИК) и электронная спектроскопия, различные виды хроматографии (тонкослойная (ТСХ), бумажная (БХ), газо-жидкостная (ГЖХ), гель-проникающая (ГП) и др.

Детальный анализ пищевых продуктов позволяет не только повысить эффективность технологических процессов их производства и переработки, но и обеспечить сохранность при хранении, а также повысить потребительскую ценность. Реализации этих задач возможна при условии приобретения необходимых навыков и умений у студентов, изучающий курс «Органическая химия».

Элементный анализ органических соединений основан на разложении органического вещества соответствующими неорганическими реагентами при нагревании и идентификации образующихся новых неорганических соединений обычными методами качественного и количественного анализа.

Функциональный анализ органических соединений основан на специфических реакциях функциональных групп с органическими реагентами, в результате которых образуются легко идентифицируемые соединения по выпадению осадка, появлению специфического запаха, выделению газа, а также физико-химическими методами.

Исключительно надежными и информативными при установлении строения органических соединений зарекомендовали себя хроматографические и спектральные методы. Физико-химические основы, области применения и практические приемы проведения анализа этими методами уже освещались в лекционном курсе, в разработанных на кафедре методических указаниях /1,2/, а также представлены в данном пособии. Методика тонкослойной хроматографии, использованная для разделения и анализа сахаров, для идентификации пищевых красителей, описана в разделах 2.9, 4. Тонкослойная хроматография может быть использована для анализа многих органических соединений: одно- и многоатомных спиртов, карбонильных соединений, карбоновых кислот и их производных, аминов и аминокислот, пептидов, белков, восков, различных консервантов и антиоксидантов /3-8/. В ряде случаев для получения чистых веществ применяют препаративную хроматографию (жидкостную или газовую) /7-11/.

При проведении синтезов органических соединений /12/ для подтверждения чистоты, состава и строения получаемых продуктов студенты должны уметь использовать как химические, так и физические (хроматографические и спектральные) методы анализа /13-20/.

В данном разделе лабораторного практикума, выполняемого как учебная исследовательская работа, студент должен приобрести знания, навыки и умения выполнения основного элементного и функционального анализа состава органических соединений.

В процессе выполнения лабораторного практикума студент все стадии экспериментов отражает в лабораторном рабочем журнале в соответствии с правилами /21/. Дополнительную информацию по функциональному анализу и идентификации органических соединений можно получить в специальных руководствах /22-30/.