III. Исследование неизвестного органического вещества.
Перечень веществ для анализа и качественных реакций на функциональные группы: анилин, бензальдегид, бензойная кислота, бензол, винная кислота, глицерин, глицин, глюкоза, 1,2-дихлорэтан, диэтиламин, лактоза или мальтоза, молочная кислота, мочевина, муравьиная кислота, олеиновая кислота, резорцин, салициловая кислота, сахароза, стеариновая кислота, триэтиламин, уксусная кислота, фенол, формалин, фруктоза, хлороформ, щавелевая кислота, этанол, этиленгликоль.
Ход анализа.
1. Описание внешнего вида вещества (агрегатное состояние, цвет, запах). На вкус вещества не пробовать!
2. Проведение качественного элементного анализа: а) открытие Карбона и Гидрогена методом окисления вещества купрум (II) оксидом; б) обнаружение галогенов пробой Бейльштейна.
3. Определение растворимости в воде, щелочах и кислотах: а) для соединений, растворимых в щелочах, прежде всего, необходимо провести пробу с FeCl3 (на фенолы) и нингидриновую пробу (на аминокислоты); б) для соединений, растворимых в кислотах, проводят пробы на амины и аминокислоты.
4. Проба на лакмус.
5. Открытие функциональных групп. Положительный результат на какую-либо функциональную группу необходимо подтвердить несколькими качественными реакциями, если это возможно.
6. Определение температуры плавления твердого вещества.
7. Окончательная идентификация вещества и подтверждение сделанного вывода общими и специфическими реакциями на данное вещество (применить литературный поиск).
8. Оформление отчета о проделанной работе (дать ответы на пункты 1–7 схемы исследования, привести необходимые уравнения реакций, отразить ход рассуждений, предварительные и окончательный выводы).
2.4. Биоорганические исследования
Задание. Отработать технику и разработать методику демонстрационных опытов, направленных на обнаружение и изучение свойств биоорганических соединений (в ходе выполнения опытов 1 – 9).
Оборудование: пробирки, пробиркодержатели, шпатели, газовые горелки, пипетки, куриное яйцо, водяная баня, предметные стекла, микроскоп, набор для препарирования тканей, семена подсолнечника, подсолнечное масло, животный жир или маргарин, жирное мясо и др. пищевые продукты согласно приведенным методикам.
Реактивы: глицин, нингидрин, купрум (II) сульфат, натрий гидроксид, аммоний сульфат, нитратная кислота, сульфатная кислота, хлоридная кислота, этанол, ацетон, натрий хлорид, плюмбум (ΙΙ) ацетат, глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза, крахмал, гликоген, аргентум (Ι) нитрат, раствор аммиака, резорцин, кобальт (II) сульфат, никель (II) сульфат, йодная вода, судан III., калий гидросульфат, трихлорацетатная кислота, сульфосалициловая кислота.
Ход эксперимента.
Для обнаружения биоорганических молекул в биологических объектах и средах используют следующие качественные реакции.
Опыт 1. Обнаружение -аминокислот. Универсальной реакцией на α-аминогруппы является нингидриновая реакция. К 2 мл 1%-ного раствора аминокислоты (глицина) приливают 2–3 капли 0,1%-ного раствора нингидрина и слегка подогревают реакционную смесь. Появляется фиолетовая окраска с синеватым оттенком. Используйте нингидриновую реакцию для обнаружения α-аминокислот в вытяжке из мышечной кашицы.
Опыт 2. Обнаружение белка. Для открытия белка используют нингидриновую (на α-аминогруппы), биуретовую (на пептидные связи) и ксантопотеиновую реакции (на остатки ароматических аминокислот).
Применимы также и реакции осаждения белков:
концентрированными растворами нейтральных солей (высаливание аммоний сульфатом);
минеральными (нитратная, хлоридная, сульфатная) и органическими кислотами (трихлорацетатная, сульфосалициловая);
органическими растворителями (этанол, ацетон) в присутствии электролитов (например, раствора NaСl);
солями тяжелых металлов (Рb, Cu, Fe, Ag и др.);
осаждение при нагревании.
Используйте цветные реакции на белки для их открытия в мясном бульоне, желатине, курином яйце, молоке, сыре, твороге и пр.
Опыт 3. Обнаружение глюкозы. Глюкозу открывают реакцией с купрум (II) гидроксидом (реакция на многоатомные спирты) и реакцией серебряного зеркала (реакция на альдегидную группу). Проведите обнаружение глюкозы в виноградном соке.
Опыт 4. Обнаружение фруктозы. В пробирку наливают 2 мл раствора хлоридной кислоты (1:1), добавляют несколько кристалликов резорцина и 0,5 мл 1%-ного раствора фруктозы. Пробирку помещают на 8 мин в водяную баню с температурой воды 80С, наблюдают развитие малиново-красного окрашивания. Используйте реакцию для обнаружения фруктозы в меде.
Опыт 5. Обнаружение сахарозы. Сахарозу открывают специфическими цветными реакциями с солями никеля (II) и кобальта (II), а также по отрицательной пробе в реакции окисления купрум (II) гидроксидом в щелочной среде. Используйте цветные реакции для открытия сахарозы в тростниковом (свекловичном) сахаре, овощных соках.
Опыт 6. Обнаружение лактозы и мальтозы. Лактозу (молочный сахар) и мальтозу (солодовый сахар) обнаруживают реакцией окисления купрум (II) гидроксидом в щелочной среде, а также реакцией серебряного зеркала. Используйте данные реакции для открытия лактозы в молоке (молочной сыворотке) и мальтозы – в вытяжке из проросших семян пшеницы (солод) или пиве.
Опыт 7. Обнаружение резервных полисахаридов. Обнаружение резервных полисахаридов ведут реакцией с йодом, при этом крахмал дает интенсивное синее окрашивание, а гликоген – красно-бурое. Используйте йодную пробу для обнаружения крахмала в пищевых продуктах (картофель, мука, хлеб, банан, спелое и неспелое яблоко, вареная колбаса и пр.), а гликогена – в вытяжке из печеночной ткани.
Для получения вытяжки из печеночной ткани 0,5 г печени животного помещают в ступку, добавляют 3 мл 5%-ного раствора трихлоруксусной кислоты и растирают пестиком 10 мин. Затем к экстракту добавляют 5 мл дистиллированной воды, суспензию перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр, смоченный водой.
Опыт 8. Обнаружение липидов (жиров и масел).
а) Обнаружение жира в животных и растительных тканях. Небольшое количество (на кончике шпателя) красителя судана III растворяют в 30 мл спирта. По 2-3 капли раствора красителя наносят на предметные стекла с заранее подготовленными срезами семян подсолнечника и жирного мяса и рассматривают под микроскопом. При соприкосновении тканей с реактивом развивается красное окрашивание. Опыт можно провести и в пробирке с растительным маслом.
б) Акролеиновая проба на глицерин (образование акролеина при термическом разложении жира). В сухую пробирку помещают немного кристаллического калий гидросульфата (обезвоживающее вещество) и 1 каплю подсолнечного масла или растопленного твердого жира (говяжьего, свиного, бараньего). Пробирку нагревают сначала осторожно, затем сильно. Смесь обугливается, из пробирки выделяются пары воды и летучие продукты разложения жира, в том числе имеющий резкий характерный запах акролеин.
При термическом разложении жир подвергается гидролизу. Акролеин образуется при дегидратации глицерина.
Опыт 9. Изучение состава нуклеопротеидов проводят путем кислотного гидролиза данных белков и в гидролизате обнаруживают их компоненты. При неполном гидролизе нуклеопротеиды распадаются на белки и нуклеиновые кислоты. Белок обнаруживают биуретовой реакцией. При полном гидролизе нуклеопротеидов образуются α-аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, фосфорная кислота и пентозы (рибоза и дезоксирибоза). Аминокислоты обнаруживают нингидриновой реакцией, фосфорную кислоту – реакцией с молибдатом аммония или магнезиальной смесью, пентозы – реакцией Фелинга, азотистые основания – с помощью нитрата серебра, с которым они образуют труднорастворимые соединения.
Для изучения химического состава нуклеопротеидов проводят гидролиз дрожжей, которые берут в качестве источника, богатого рибонуклеопротеидами. Отвешивают 1 г прессованных дрожжей, переносят навеску в круглодонную колбу и наливают 20 мл 10%-ного раствора серной кислоты. Колбу закрывают пробкой с воздушным холодильником (трубка длиной 50-70 см и диаметром 0,7-0,8 см) и смесь кипятят на асбестовой сетке (или водяной бане), поддерживая только слабое кипение, после чего колбу охлаждают и через складчатый фильтр отфильтровывают гидролизат.