"Химия. 10 класс". О.С. Габриелян (гдз)
Опыт 1. Обнаружение углерода и водорода в органическом соединении.
Условия выполнения работы:
Собрали прибор как показано на рис. 44 учебника. Насыпали в пробирку щепотку сахара и немного оксида меди (II) СuO. Положили в пробирку, где-то на уровне две трети её небольшой ватный тампон, потом насыпали немного безводного медного купороса CuSO 4 . Закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой, так, чтобы нижний её конец был опущен в другую пробирку с предварительно налитым туда гидроксидом кальция Са(ОН) 2 . Нагрели пробирку в пламени горелки. Наблюдаем выделение пузырьков газа из трубки, помутнение известковой воды и посинение белого порошка CuSO 4 .
С 12 Н 22 О 11 + 24CuO → 12CO 2 + 11H 2 O + 24Cu
Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O
CuSO 4 + 5H 2 O → CuSO 4 . 5H 2 O
Вывод:
В исходном веществе присутствует углерод и водород, так как получили углекислый газ и воду в результате окисления, а в окислителе CuO они не содержались.
Опыт 2. Обнаружение галогенов
Условия выполнения работы:
Взяли медную проволоку, загнутую на конце петлёй щипцами, прокалили её в пламени до образования чёрного налёта оксида меди (II) СuO. Затем остывшую проволоку окунули в раствор хлороформа и вновь внесли её в пламя горелки. Наблюдаем окрашивание пламени в голубовато-зелёный цвет, так как соли меди окрашивают пламя.
5CuO + 2CHCl 3 = 3CuCl 2 + 2CO 2 + H 2 O + 2Cu
Большинство лекарственных средств, используемых в медицинской практике, представляют собой органические вещества.
Чтобы подтвердить принадлежность препарата к той или иной химической группе, необходимо использовать реакции идентификации, которые должны обнаруживать присутствие в его молекуле определённой функциональной группы (например, спиртовый или фенольный гидроксил, первичную ароматическую или алифатическую группу и т.д.). Такой анализ называется анализом по функциональным группам.
Анализ по функциональным группам основывается на знаниях, приобретённых студентами при изучении органической и аналитической химии.
Информация
Функциональные группы – это группы атомов, которые отличаются высокой реакционной способностью и легко взаимодействуют с различными реактивами с заметным специфическим аналитическим эффектом (изменение цвета, появление запаха, выделение газа или осадка и т.д.).
Возможна идентификация препаратов и по структурным фрагментам.
Структурный фрагмент – это часть молекулы лекарственного вещества, которая взаимодействует с реактивом с заметным аналитическим эффектом (например, анионы органических кислот, кратные связи и т.д.).
Функциональные группы
Функциональные группы можно разделить на несколько типов:
2.2.1. Содержащие кислород:
а) гидроксильная группа (спиртовый и фенольный гидроксил):
б) альдегидная группа:
в) кето-группа:
г) карбоксильная группа:
д) сложноэфирная группа:
е) простая эфирная группировка:
2.2.2. Содержащие азот:
а) первичная ароматическая и алифатическая аминогруппы:
б) вторичная аминогруппа:
в) третичная аминогруппа:
г) амидная группа:
д) нитрогруппа:
2.2.3. Содержащие серу:
а) тиольная группа:
б) сульфамидная группа:
2.2.4. Содержащие галоген:
2.3. Структурные фрагменты:
а) двойная связь:
б) фенильный радикал:
2.4. Анионы органических кислот:
а) Ацетат-ион:
б) тартрат ион:
в) цитрат-ион:
г) бензоат-ион:
В данном методическом пособии приводятся теоретические основы качественного анализа структурных элементов и функциональных групп наиболее часто встречающихся в практике методик анализа лекарственных веществ.
2.5. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СПИРТОВОГО ГИДРОКСИЛА
Лекарственные препараты, содержащие спиртовый гидроксил:
а) Спирт этиловый
б) Метилтестостерон
в) Ментол
2.5.1. Реакция образования сложных эфиров
Спирты в присутствии концентрированной серной кислоты образуют с органическими кислотами сложные эфиры. Низкомолекулярные эфиры имеют характерный запах, высокомолекулярные – определённую температуру плавления:
Спирт этилацетат
Этиловый (характерный запах)
Методика: к 2 мл спирта этилового 95% прибавляют 0,5 мл кислоты уксусной, 1 мл кислоты серной концентрированной и нагревают до кипения – ощущается характерный запах этилацетата.
2.5.2. Реакции окисления
Спирты окисляются до альдегидов при добавлении окислителей (дихромата калия, йода).
Суммарное уравнение реакции:
Иодоформ
(жёлтый осадок)
Методика: 0,5 мл спирта этилового 95% смешивают с 5 мл раствора натрия гидроксида, прибавляют 2 мл 0,1 М раствора иода – постепенно выпадает жёлтый осадок иодоформа, который имеет также характерный запах.
2.5.3. Реакции образования хелатных соединений (многоатомные спирты)
Многоатомные спирты (глицерин и др.) образуют с раствором сульфата меди а в щелочной среде хелатные соединения синего цвета:
глицерин голубой интенсивно-синяя
осадок окраска раствора
Методика: к 5мл раствора сульфата меди прибавляют 1-2 мл раствора гидроксида натрия до образования осадка гидроксида меди (II). Затем прибавляют раствор глицерина до растворения осадка. Раствор окрашивается в интенсивно-синий цвет.
2.6.ИДЕНТИФИКАЦИЯ ФЕНОЛЬНОГО ГИДРОКСИЛА
Лекарственные препараты, содержащие фенольный гидроксил:
а) Фенол б) Резорцин
в) Синестрол
г) Кислота салициловая д) Парацетамол
2.6.1. Реакция с железа (III) хлоридом
Фенолы в нейтральной среде в водных или спиртовых растворах образуют соли с железа (III) хлоридом, окрашенные в сине-фиолетовый (одноатомные), синий (резорцин), зелёный (пирокатехин) и красный (флороглюцин). Это объясняется образованием катионов С 6 Н 5 OFe 2+ , С 6 Н 4 O 2 Fe + и др.
Методика: к 1 мл водного или спиртового раствора исследуемого вещества (фенол 0,1:10, резорцин 0,1:10, натрия салицилат 0,01:10) прибавляют от 1 до 5 капель раствора железа (III) хлорида. Наблюдается характерное окрашивание.
2.6.2. Реакции окисления (индофеноловая проба)
а) Реакция с хлорамином
При взаимодействии фенолов с хлорамином и аммиаком образуется индофенол, окрашенный в различные цвета: сине-зелёный (фенол), буровато-жёлтый (резорцин) и др.
Методика: 0,05 г исследуемого вещества (фенол, резорцин) растворяют в 0,5 мл раствора хлорамина, прибавляют 0,5 мл раствора аммиака. Смесь нагревают на кипящей водяной бане. Наблюдается окрашивание.
б) Нитрозореакция Либермана
Окрашенный продукт (красный, зелёный, красно-коричневый) образуют фенолы, у которых в орто - и пара -положениях нет заместителей.
Методика: крупинку вещества (фенол, резорцин, тимол, кислота салициловая) помещают в фарфоровую чашку и смачивают 2-3 каплями 1 % раствора натрия нитрита в кислоте серной концентрированной. Наблюдается окрашивание, изменяющееся при добавлении натрия гидроксида.
в) Реакции замещения (с бромной водой и азотной кислотой)
Реакции основаны на способности фенолов бромироваться и нитроваться за счёт замещения подвижного атома водорода в орто - и пара -положениях. Бромпроизводные выпадают в виде осадка белого цвета, а нитропроизводные окрашены в жёлтый цвет.
резорцин белый осадок
жёлтое окрашивание
Методика: к 1мл раствора вещества (фенол, резорцин, тимол) прибавляют по каплям бромную воду. Образуется белый осадок. При добавлении 1-2 мл кислоты азотной разведённой постепенно появляется жёлтое окрашивание.
2.7. ИДЕНТИФИКАЦИЯ АЛЬДЕГИДНОЙ ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие альдегидную группу
а) формальдегид б) глюкоза
2.7.1. Окислительно-восстановительные реакции
Альдегиды легко окисляются до кислот и их солей (если реакции протекают в щелочной среде). Если в качестве окислителей используются комплексные соли тяжёлых металлов (Ag, Cu, Hg), то в результате реакции выпадает осадок металла (серебра, ртути) или оксида металла (оксид меди (I)).
а) реакция с аммиачным раствором нитрата серебра
Методика: к 2 мл раствора серебра нитрата прибавляют 10-12 капель раствора аммиака и 2-3 капли раствора вещества (формальдегида, глюкозы), нагревают на водяной бане с температурой 50-60 °С. Выделяется металлическое серебро в виде зеркала или серого осадка.
б) реакция с реактивом Фелинга
красный осадок
Методика: к 1 мл раствора альдегида (формальдегида, глюкозы), содержащего 0,01-0,02 г вещества, прибавляют 2 мл реактива Фелинга, нагревают до кипения, Выпадает кирпично-красный осадок оксида меди.
2.8. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СЛОЖНОЭФИРНОЙ ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие сложноэфирную группу:
а) Кислота ацетилсалициловая б) Новокаин
в) Анестезин г) Кортизона ацетат
2.8.1. Реакции кислотного или щелочного гидролиза
Лекарственные вещества, содержащие в своей структуре сложноэфирную группу, подвергают кислотному или щелочному гидролизу с последующей идентификацией кислот (или солей) и спиртов:
кислота ацетилсалициловая
кислота уксусная
кислота салициловая
(белый осадок)
фиолетовое окрашивание
Методика: к 0,01 г кислоты салициловой приливают 5 мл раствора натрия гидроксида и нагревают до кипения. После охлаждения к раствору добавляют кислоту серную до выпадения осадка. Затем вносят 2-3 капли раствора хлорида железа, появляется фиолетовое окращивание.
2.8.2. Гидроксамовая проба.
Реакция основана на щелочном гидролизе сложного эфира. При гидролизе в щелочной среде в присутствии гидроксиламина гидрохлорида образуются гидроксамовые кислоты, которые с солями железа (III) дают гидроксаматы железа красного или красно-фиолетового цвета. Гидроксаматы меди (II) – осадки зелёного цвета.
гидроксиламин гидрохлорид
гидроксамовая кислота
гидроксамат железа (III)
анестезин гидроксиламин гидроксамовая кислота
гидроксамат железа (III)
Методика: 0,02 г вещества (кислота ацетилсалициловая, новокаин, анестезин и др.) растворяют в 3 мл спирта этилового 95 %, прибавляют 1 мл щелочного раствора гидроксиламина, встряхивают, нагревают на кипящей водяной бане в течение 5 мин. Затем добавляют 2 мл кислоты хлористоводородной разведённой, 0,5 мл 10 % раствора железа (III) хлорида. Появляется красное или красно-фиолетовое окрашивание.
2.9. ОБНАРУЖЕНИЕ ЛАКТОНОВ
Лекарственные вещества, содержащие лактонную группу:
а) Пилокарпина гидрохлорид
Лактонная группа – это внутренний сложный эфир. Лактонную группу можно определить с помощью гидроксамовой пробы.
2.10. ИДЕНТИФИКАЦИЯ КЕТО-ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие кето-группу:
а) Камфора б) Кортизона ацетат
Кетоны менее реакционоспособны по сравнению с альдегидами ввиду отсутствия подвижного атома водорода, поэтому окисление проходит в жёстких условиях. Кетоны легко вступают в реакции конденсации с гидрохлоридом гидроксиламина и гидразинами. Образуются оксимы или гидразоны (осадки или окрашенные соединения).
камфора оксим (белый осадок)
фенилгидразин сернокислый фенилгидразон
(жёлтое окрашивание)
Методика: 0,1 г лекарственного вещества (камфора, бромкамфора, тестостерон) растворяют в 3 мл спирта этилового 95 %, прибавляют 1 мл раствора фенилгидразина сернокислого или щелочного раствора гидроксиламина. Наблюдается появление осадка или окрашенного раствора.
2.11. ИДЕНТИФИКАЦИЯ КАРБОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие карбоксильную группу:
а) Кислота бензойная б) Кислота салициловая
в) Кислота никотиновая
Карбоксильная группа легко вступает в реакции благодаря подвижному атому водорода. В основном это два типа реакций:
а) образование сложных эфиров со спиртами (см. раздел 5.1.5);
б) образование комплексных солей ионами тяжёлых металлов
(Fe, Ag, Cu, Co, Hg и др.). При этом образуются:
Серебряные соли белого цвета,
Соли ртути серого цвета,
Соли железа (III) розовато-жёлтого цвета,
Соли меди (II) голубого или синего цвета,
Соли кобальта сиреневого или розового цвета.
Ниже приводится реакция с ацетатом меди (II):
кислота никотиновая осадок синего цвета
Методика: к 5 мл тёплого раствора кислоты никотиновой (1:100) приливают 1 мл раствора ацетата или сульфата меди, выпадает осадок синего цвета.
2.12. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОСТОЙ ЭФИРНОЙ ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие простую эфирную группу:
а) Димедрол б) Диэтиловый эфир
Простые эфиры обладают способностью образовывать оксониевые соли с кислотой серной концентрированной, которые окрашены в оранжевый цвет.
Методика: На часовое стекло или фарфоровую чашку наносят 3-4 капли кислоты серной концентрированной и прибавляют 0,05 г лекарсвенного вещества (димедрол и др.). Появляется жёлто-оранжевое окрашивание, постепенно переходящее в кирпично-красное. При добавлении воды окраска исчезает.
На диэтиловый эфир реакцию с серной кислотой не выполнят ввиду образования взрывоопасных веществ.
2.13. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ АРОМАТИЧЕСКОЙ
АМИНОГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие первичную ароматическую аминогруппу:
а)Анестезин
б) Новокаин
Ароматические амины являются слабыми основаниями, так как неподелённая электронная пара азота смещена в сторону бензольного ядра. В результате способность атома азота присоединять протон уменьшается.
2.13.1. Реакция образования азокрасителя
Реакция основана на способности первичной ароматической аминогруппы образовывать в кислой среде соли диазония. При добавлении соли диазония к щелочному раствору β-нафтола появляется красно-оранжевое, красное или малиновое окрашивание (азокраситель). Эту реакцию дают местные анестетики, сульфамиды и др.
соль диазония
азокраситель
Методика: 0,05 г вещества (анестезин, новокаин, стрептоцид и др.) растворяют в 1 мл кислоты хлористоводородной разведённой, охлаждают во льду, прибавляют 2 мл 1 % раствора нитрита натрия. Полученный раствор прибавляют к 1 мл щелочного раствора β-нафтола, содержащего 0,5 г ацетата натрия.
Появляется красно-оранжевое, красное или малиновое окрашивание или оранжевый осадок.
2.13.2. Реакции окисления
Первичные ароматические амины легко окисляются даже кислородом воздуха, образуя окрашенные продукты окисления. В качестве окислителей используются также хлорная известь, хлорамин, перекись водорода, железа (III) хлорид, калия дихромат и т.д.
Методика: 0,05- 0,1 г вещества (анестезин, новокаин, стрептоцид и др.) растворяют в 1 мл натрия гидроксида. К полученному раствору добавляют 6-8 капель хлорамина и 6 капель 1 % раствора фенола. По мере нагревания на кипящей водяной бане повляется окрашивание (синее, сине-зелёное, жёлто-зелёное, жёлтое, жёлто-оранжевое).
2.13.3. Лигниновая проба
Это разновидность реакции конденсации первичной ароматической аминогруппы с альдегидами в кислой среде. Она выполняется на древесине или газетной бумаге.
Ароматические альдегиды, содержащиеая в лигнине (п -окси-безальдегид, сиреневый альдегид, ванилин – в зависимости от вида лигнина) взаимодействуют с первичными ароматическими аминами. Образуя основания Шиффа.
Методика: на лигнин (газетную бумагу) помещают несколько кристаллов вещества, 1-2 капли кислоты хлористоводородной, разведённой. Появляется оранжево-жёлтое окрашивание.
2.14. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПЕРВИЧНОЙ АЛИФАТИЧЕСКОЙ
АМИНОГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие первичную алифатическую аминогруппу:
а) Кислота глутаминовая б) Кислота γ-аминомасляная
2.14.1. Нингидриновая проба
Первичные алифатические амины окисляются нингидрином при нагревании. Нингидрин –стабильный гидрат 1,2,3-триоксигидриндана:
Обе равновесные формы вступают в реакцию:
основание Шиффа 2-амино-1,3-диоксоиндан
сине-фиолетовое окрашивание
Методика: 0,02 г вещества (кислота глутаминовая, кислота аминокапроновая и другие аминокислоты и первичные алифатические амины) растворяют при нагревании в 1 мл воды, прибавляют 5-6 капель раствора нингидрина и нагревают, появляется фиолетовое окрашивание.
2.15. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВТОРИЧНОЙ АМИНОГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие вторичную аминогруппу:
а) Дикаин б) Пиперазин
Лекарственные вещества, содержащие вторичную аминогруппу, образуют осадки белого, зеленовато-бурого цветов в результате реакции с нитритом натрия в кислой среде:
нитрозоамин
Методика: 0,02 г лекарственного вещества (дикаин, пиперазин) растворяют в 1 мл воды, прибавляют 1 мл раствора нитрита натрия, смешанного с 3-каплями хлористоводородной кислоты. Выпадает осадок.
2.16. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТРЕТИЧНОЙ АМИНОГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие третичную аминогруппу:
а) Новокаин
б) Димедрол
Лекарственные вещества, имеющие в своей структуре третичную аминогруппу, обладают основными свойствами, а также проявляют сильные восстановительные свойства. Поэтому они легко окисляются с образованием окрашенных продуктов. Для этого используют следующие реактивы:
а) кислота азотная концентрированная;
б) кислота серная концентрированная;
в) реактив Эрдмана (смесь концентрированных кислот – серной и азотной);
г) реактив Манделина (раствор (NH 4) 2 VO 3 в кислоте серной конц.);
д) реактив Фреде (раствор (NH 4) 2 МоO 3 в кислоте серной конц.);
е) реактив Марки (раствор формальдегида в кислоте серной конц.).
Методика: На чашку Петри помещают 0,005 г вещества (папаверина гидрохлорид, резерпин и др.) в виде порошка и прибавляют 1-2-капли реактива. Наблюдают появление соответствующего окрашивания.
2.17. ИДЕНТИФИКАЦИЯ АМИДНОЙ ГРУППЫ.
Лекарственные вещества, содержащие амидную и замещённую амидную группу:
а) Никотинамид б) Диэтиламид никотиновой
2.17.1. Щелочной гидролиз
Лекарственные вещества, содержащие амидную (никотинамид) и замещённую амидную группу (фтивизид, фталазол, пуриновые алкалоиды, диэтиламид никотиновой кислоты), при нагревании в щелочной среде гидролизуются с образованием аммиака или аминов и солей кислот:
Методика: 0,1 г вещества взбалтывают в воде, прибавляют 0,5 мл 1 М раствора натрия гидроксида и нагревают. Ощущается запах выделившегося аммиака или амина.
2.18. ИДЕНТИФИКАЦИЯ АРОМАТИЧЕСКОЙ НИТРОГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие ароматическую нитрогруппу:
а) Левомицетин б) Метронилазол
2.18.1. Реакции восстановления
Препараты, содержащие ароматическую нитрогруппу (левомицетин и др.) идентифицируются с помощью реакции восстановления нитрогруппы до аминогруппы, затем проводят реакцию образования азокрасителя:
Методика: к 0,01 г левомицетина прибавляют 2 мл раствора кислоты хлористоводородной разведённой и 0,1 г цинковой пыли, нагревают на кипящей водяной бане в течение 2-3 минут, после охлаждения фильтруют. К фильтрату добавляют 1 мл 0,1 М раствора натрия нитрата, хорошо перемешивают и вливают содержимое пробирки в 1 мл свежеприготовленного раствора β-нафтола. Появляется красное окрашивание.
2.19. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СУЛЬФГИДРИЛЬНОЙ ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие сульфгидрильную группу:
а) Цистеин б) Мерказолил
Органические лекарственные вещества, содержащие сульфгидрильную (-SH) группу, (цистеин, мерказолил, меркаптопурил и др.) образуют осадки с солями тяжёлых металлов(Ag, Hg, Co, Cu) – меркаптиды (серого, белого, зелёного и др. цветов). Это происходит ввиду наличия подвижного атома водорода:
Методика: 0,01 г лекарственного вещества растворяют в 1 мл воды, прибавляют 2 капли раствора нитрата серебра, образуется белый осадок, нерастворимый в воде и азотной кислоте.
2.20. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СУЛЬФАМИДНОЙ ГРУППЫ
Лекарственные вещества, содержащие сульфамидную группу:
а) Сульфацил-натрий б) Сульфадиметоксин
в) Фталазол
2.20.1. Реакция образования солей с тяжёлыми металлами
Большая группа лекарственных веществ, имеющих в молекуле сульфамидную группу, проявляет кислотные свойства. В слабощелочной среде эти вещества образуют различного цвета осадки с солями железа (III), меди (II) и кобальта:
норсульфазол
Методика: 0,1 г сульфацил-натрия растворяют в 3 мл воды, добавляют 1 мл раствора сульфата меди, образуется осадок голубовато-зелёного цвета, который не меняется при стоянии (отличие от других сульфаниламидов).
Методика: 0,1 г сульфадимезина взбалтывают с 3 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия в течение 1-2 минут и фильтруют, к фильтрату прибавляют 1 мл раствора сульфата меди. Образуется осадок желтовато-зелёного цвета, быстро переходящий в коричневый (отличие от других сульфаниламидов).
Аналогично проводят реакции идентификации других сульфаниламидов. Цвет образующего осадка у норсульфазола грязно-фиолетовый, у этазола – травянисто-зелёный, переходящий в чёрный.
2.20.2. Реакция минерализации
Вещества, имеющие сульфамидную группу, минерализуются кипячением в кислоте азотной концентрированной до кислоты серной, которую обнаруживают по выпадению белого осадка после добавления раствора хлорида бария:
Методика: 0,1 г вещества (сульфаниламида) осторожно (под тягой) кипятят 5-10 минут в 5 мл кислоты азотной концентрированной. Затем раствор охлаждают, осторожно вливают в 5 мл воды, перемешивают и добавляют раствор хлорида бария. Выпадает белый осадок.
2.21. ИДЕНТИФИКАЦИЯ АНИОНОВ ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ
Лекарственные вещества, содержащие ацетат-ион:
а)Калия-ацетат б) Ретинола ацетат
в) Токоферола ацетат
г) Кортизона ацетат
Лекарственные вещества, представляющие собой сложные эфиры спиртов и уксусной кислоты (ретинола ацетат, токоферола ацетат, кортизона ацетат и др.) при нагревании в щелочной или кислой среде гидролизуются с образованием спирта и уксусной кислоты или ацетата натрия:
2.21.1. Реакция образования уксусноэтилового эфира
Ацетаты и уксусная кислота взаимодействуют с 95 % спиртом этиловым в присутствии кислоты серной концентрированной с образованием этилацетата:
Методика: 2 мл раствора ацетата нагревают с равным количеством кислоты серной концентрированной и 0,5 мл 95 5 спирта этилового, ощущается запах этилацетата.
2.21.2.
Ацетаты в нейтральной среде взаимодействуют с раствором железа (III) хлорида с образованием комплексной соли красного цвета.
Методика: к 2 мл нейтрального раствора ацетата прибавляют 0,2 мл раствора железа (III) хлорида, появляется красно-бурое окрашивание, исчезающее при добавлении разведённых минеральных кислот.
Лекарственные вещества, содержащие бензоат-ион:
а)Кислота бензойная б) Натрия бензоат
2.21.3. Реакция образования комплексной соли железа (III)
Лекарственные вещества, содержащие бензоат-ион, бензойную кислоту образуют комплексную соль с раствором хлорида железа (III):
Методика: к 2 мл нейтрального раствора бензоата прибавляют 0,2 мл раствора железа (III) хлорида, образуется розовато-жёлтый осадок, растворимый в эфире.
Особенности анализа органических соединений:
В основе фармацевтического анализа органических лекарственных веществ лежат принципы функционального и элементного анализа.
Функциональный анализ - анализ по функциональным группам, т.е. атомам, группам атомов или реакционным центрам, которые определяют физические, химические или фармакологические свойства препаратов.
Элементный анализ используют для испытания подлинности органических лекарственных веществ, содержащих в молекуле атомы серы, азота, фосфора, галогенов, мышьяка, металлов. Атомы этих элементов находятся в элементоорганических лекарственных соединениях в неионизированном состоянии, необходимым условием испытания их подлинности является предварительная минерализация.
Это могут быть жидкие, твердые и газообразные вещества. Газообразные и жидкие соединения в основном обладают наркотическим действием. Эффект снижается от F - Cl - Br - I. Йодопроизводные в основном обладают антисептическим действием. Связь C-F; C-I; C-Br; C-Cl является ковалентной, поэтому для фармацевтического анализа ионные реакции используют после минерализации вещества.
Подлинность препаратов жидких галогенпроизводных углеводородов устанавливают по физическим константам (температура кипения, плотность, растворимость) и по наличию галогена. Наиболее объективным является способ установления подлинности по идентичности ИК-спектров препарата и стандартных образцов.
Для доказательства наличия галогенов в молекуле используют пробу Бейльштейна и различные методы минерализации.
Таблица 1. Свойства галогенсодержащих соединений
|
Хлорэтил Aethylii cloridum (МНН Ethylchloride) |
Фторотан
|
Бромкамфора 3-бром-1,7,7,триметилбицикло-гептанон-2 |
|
Жидкость прозрачная, бесцветная, легко летучая, со своеобразным запахом, трудно растворима в воде, со спиртом и эфиром смешивается в любых соотношениях. |
Жидкость без цвета, прозрачная, тяжелая, летучая, с характерным запахом, мало растворима в воде, смешивается со спиртом, эфиром, хлороформом. |
Белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы, запаха и вкуса, очень плохо растворим в воде, легко в спирте и хлороформе. |
|
Bilignostum pro injectionibus Билигност Бис-(2,4,6-трийод-3-карбоксианилид) адипиновой кислоты |
Бромизовал 2-бромизовалерианил-мочевина |
|
 Белый кристаллический порошок, слабо горького вкуса, практически не растворим в воде, спирте, хлороформе. |
 Белый кристаллический порошок или бесцветные кристаллы со слабым специфическим запахом, мало растворим в воде, растворим в спирте. |
Проба Бейльштейна
Наличие галогена доказывается путем прокаливания вещества в твердом состоянии на медной проволоке. В присутствии галогенов, образуются галогениды меди, окрашивающие пламя в зеленый или сине-зеленый цвет.
Галогены в органической молекуле связаны ковалентной связью, степень прочности которой зависит от химического строения галогенпроизводного, поэтому для отщепления галогена перевода его в ионизированное состояние необходимы различные условия. Образовавшиеся галогенид-ионы обнаруживают обычными аналитическими реакциями.
Хлорэтил
· Метод минерализации - кипячение со спиртовым раствором щелочи (учитывая низкую температуру кипения, определение ведут с обратным холодильником).
CH 3 CH 2 Cl+KOH c KCl +C 2 H 5 OH
Образовавшийся хлорид-ион обнаруживают раствором серебра нитрата по образованию белого творожистого осадка.
Сl- + AgNO 3 > AgCl + NO 3 -
Фторотан
· Метод минерализации - сплавление с металлическим натрием
F 3 C-CHClBr + 5Na + 4H 2 O> 3NaF + NaCl + 2NaBr + 2CO 2
Образовавшиеся хлорид- и бромид -ионы обнаруживают раствором серебра нитрата по образованию белого творожистого и желтоватого осадков.
Фторид-ион доказывают реакциями:
Бромизовал
· Метод минерализации - кипячение со щелочью (щелочной гидролиз в водном растворе), появляется запах аммиака:
· Нагревание с конц. серной кислотой - запах изовалериановой кислоты
Бромкамфора
· Метод минерализации методом восстановительная минерализация (с металлическим цинком в щелочной среде)
Бромид-ион определяют реакцией с хлорамином Б.
Билигност
Йодоформ
Доброкачественность (чистота галогенсодержащих углеводородов).
Проверку доброкачественности хлорэтила и фторотана проводят, устанавливая кислотность или щелочность, отсутствие или допустимое содержание стабилизаторов (тимола во фторотане - 0,01%), посторонних органических примесей, примесей свободного хлора (брома во фторотане), хлоридов, бромидов, нелетучего остатка.
Количественное определение хлорэтила ГФ не предусматривает, но оно может быть выполнено методом аргентометрии или меркуриметрии.
Метод количественного определения - обратное аргентометрическое титрование по Фольгарду после минерализации (реакцию см. в определении подлинности).
1. Реакция перед титрованием:
фармацевтический лекарственный хлорэтил титрование
NaBr + AgNO 3 > AgBrv+ NaNO 3
2. Реакция титрования:
AgNO 3 + NH 4 SCN > AgSCN v + NH 4 NO 3
Метод количественного определения - аргентометрическое титрование по Кольтгоффа после минерализации (реакции см. в определении подлинности).
точное количество буровато-красный
2. Реакция титрования:
NaBr + AgNO 3 > AgBrv+ NaNO 3
3. В точке эквивалентности:
AgNO 3 + NH 4 SCN > AgSCNv + NH 4 NO 3
обесцвечивание
Билигност
Метод количественного определения - косвенная йодометрия после окислительного расщепления билигноста до йодата при нагревании с раствором перманганата калия в кислой среде, избыток перманганата калия удаляют с помощью нитрата натрия, а для удаления избытка азотистой кислоты к смеси прибавляют раствор мочевины.
Титрант - 0,1 моль/л раствор натрия титсульфата, индикатор - крахмал, в точке эквивалентности наблюдают исчезновение синей окраски крахмала.
Схема реакции:
t; KMnO 4 +H 2 SO 4
RI 6 > 12 IO 3 -
Реакция выделения заместителя:
КIO 3 + 5KI + 3H 2 SO 4 >3I 2 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O
Реакция титрования:
I 2 +2Na 2 S 2 O 3 > 2NaI+Na 2 S 4 O 6
Йодоформ
Метод количественного определения - обратное аргентометрическое титрование по Фольгарду после минерализации.
Минерализация:
CHI 3 + 3AgNO 3 + H 2 O> 3AgI + 3HNO 3 + CO 2
Реакция титрования:
AgNO 3 + NH 4 SCN > AgSCN v + NH 4 NO 3
В точке эквивалентности:
3NH 4 SCN + Fe(NH 4)(SO 4) 2 > Fe (SCN) 3 v + 2 (NH 4) 2 SO 4
Хранение
Хлорэтил в ампулах в прохладном, защищенном от света месте, фторотан и билигност в склянках оранжевого стекла в сухом прохладном, защищенном от света месте. Бромкамфору хранят в склянках оранжевого стекла в сухом прохладном месте.
Хлорэтил используют для местной анестезии, фторотан для наркоза. Бромкамфору применяют в качестве седативного средства (иногда для остановки лактации). Бромизовал является снотворным средством, билигност применяют в качестве рентгеноконтрастного вещества в виде смеси солей в растворе.
Литература
Приложение 1
Фармакопейные статьи
Билигност
Бис-(2,4,6-трийод-З-карбоксианилид) адипиновой кислоты
C 20 H 14 I 6 N 2 O 6 M. в. 1139,8
Описание. Белый или почти белый мелкокристаллический порошок слабо горького вкуса.
Растворимость. Практически нерастворим в воде, 95% спирте, эфире и хлороформе, легко растворим в растворах едких щелочей и аммиака.
Подлинность. 0,001% раствор препарата в 0,1 н. растворе едкого натра в области от 220 до 300 нм имеет максимум поглощения при длине волны около 236 нм.
При нагревании 0,1 г препарата с 1 мл концентрированной серной кислоты выделяются фиолетовые пары йода.
Цветность раствора. 2 г препарата растворяют в 4 мл 1 н. раствора едкого натра, фильтруют и промывают фильтр водой до получения 10 мл фильтрата. Окраска полученного раствора не должна быть интенсивнее эталона № 4б или № 4в.
Проба с перекисью водорода. К 1 мл полученного раствора прибавляют 1 мл перекиси водорода; в течение 10--15 минут не должна появляться муть.
Соединения с открытой аминогруппой. 1 г препарата взбалтывают с 10 мл ледяной уксусной кислоты и фильтруют. К 5 мл прозрачного фильтрата прибавляют 3 капли 0,1 мол раствора нитрита натрия. Через 5 минут появившаяся окраска не должна быть интенсивнее эталона №2ж.
Кислотность. 0,2 г препарата встряхивают в течение 1 минуты с кипящей водой (4 раза по 2 мл) и фильтруют до получения прозрачного фильтрата. Объединенные фильтраты титрую! 0,05 н. раствором едкого натра (индикатор--фенолфталеин). На титрование должно расходоваться не более 0,1 мл 0,05 н. раствора едкого натра.
Хлориды. 2 г препарата взбалтывают с 20 мл воды и фильтруют до получения прозрачного фильтрата. 5 мл фильтрата, доведенные водой до 10 мл, должны выдерживать испытание на хлориды (не более 0,004% в препарате).
Фосфор. 1 г препарата помещают в тигель и озоляют до получения белого остатка. К остатку прибавляют 5 мл разведенной азотной кислоты и упаривают досуха, после чего остаток в тигле хорошо перемешивают с 2 мл горячей воды и фильтруют в пробирку через маленький фильтр. Тигель и фильтр промывают 1 мл горячей воды, собирая фильтрат в ту же пробирку, затем прибавляют 3 мл раствора молибдата аммония и оставляют на 15 минут в бане при температуре 38--40° Испытуемый раствор может иметь желтоватую окраску, но должен оставаться прозрачным (не более 0,0001% в препарате).
Иодмонохлорид. 0,2 г препарата взбалтывают с 20 мл воды и фильтруют до получения прозрачного фильтрата. К 10-мл фильтрата добавляют 0,5 г йодида калия, 2 мл соляной кислоты и 1 мл хлороформа. Хлороформный слой должен оставаться бесцветным.
Железо. 0,5 г препарата должны выдерживать испытание на железо (не более 0,02% в препарате). Сравнение проводят с эталоном, приготовленным из 3,5 мл эталонного раствора Б и 6,5 мл воды.
Сульфатная зола из 1 г препарата не должна превышать 0,1%.
Тяжелые металлы. Сульфатная зола из 0,5 г препарата должна выдерживать испытание на тяжелые металлы (не более 0,001% в препарате).
Мышьяк. 0,5 г препарата должны выдерживать испытание на мышьяк (не более 0,0001 % в препарате).
Количественное определение. Около 0,3 г препарата (точная навеска) помещают в мерную колбу емкостью 100 мл, растворяют в 5 мл раствора едкого натра, доливают водой до метки и перемешивают. 10 мл полученного раствора помещают в колбу емкостью 250 мл, прибавляют 5 мл 5% раствора перманганата калия и осторожно по стенкам колбы, при перемешивании, прибавляют 10 мл концентрированной серной кислоты по 0,5--1 мл и оставляют на 10 минут. Затем прибавляют медленно, по 1 капле через 2--3 секунды, при энергичном перемешивании. раствор нитрита натрия до обесцвечивания жидкости и растворения двуокиси марганца. После этого сразу прибавляют 10 мл 10% раствора мочевины и перемешивают до полного исчезновения пузырьков, смывая при этом со стенок колбы нитрит натрия. Затем к раствору прибавляют 100 мл воды, 10 мл свежеприготовленного раствора йодида калия и выделившийся йод титруют 0,1 н. раствором тиосульфата натрия (индикатор -- крахмал).
1 мл 0,1 н. раствора тиосульфата натрия соответствует 0,003166 г C 20 H 14 l 6 N 2 0 6 , которого в препарате должно быть не менее 99.0%.
Хранение. Список Б. В банках оранжевого стекла, в защищенном от света месте.
Рентгеноконтрастное средство.
Йодоформ
Трийодметан
СНI 3 М.в. 393,73
Описание. Мелкие пластинчатые блестящие кристаллы или мелкокристаллический порошок лимонно-желтого цвета, резкого характерного устойчивого запаха. Летуч уже при обыкновенной температуре, перегоняется с водяным паром. Растворы препарата быстро разлагаются от действия света и воздуха с выделением йода.
Растворимость. Практически нерастворим в воде, трудно растворим в спирте, растворим в эфире и хлороформе, мало растворим в глицерине. жирных и эфирных маслах.
Подлинность, 0,1 г препарата нагревают в пробирке на пламени горелки; выделяются фиолетовые пары йода.
Температура плавления 116--120° (с разложением).
Красящие вещества. 5 г препарата энергично взбалтывают в течение 1 минуты с 50 мл воды и фильтруют. Фильтрат должен быть бесцветным.
Кислотность или щелочность. К 10 мл фильтрата прибавляют 2 капли раствора бромтимолового синего. Появившееся желто-зеленое окрашивание должно перейти в синее от прибавления не более 0,1 мл 0,1 н. раствора едкого натра или в желтое от прибавления не более 0,05 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты.
Галогены. 5 мл того же фильтрата, разведенные водой до 10 мл, должны выдерживать испытание на хлориды (не более 0,004% в препарате).
Сульфаты. 10 мл того же фильтрата должны выдерживать испытание на сульфаты (не более 0,01% в препарате).
Зола из 0,5 г препарата не должна превышать 0,1%.
Количественное определение. Около 0,2 г препарата (точная навеска) помещают в коническую колбу емкостью 250--300 мл, растворяют в 25 ли 95% спирта, прибавляют 25 мл 0,1 н. раствора нитрата серебра, 10 мл азотной кислоты и нагревают с обратным холодильником на водяной бане в течение 30 минут, защищая реакционную колбу от света. Холодильник промывают водой, в колбу прибавляют 100 мл воды и избыток нитрата серебра оттитровывают 0,1 н. раствором роданида аммония (индикатор -- железоаммониевые квасцы).
Параллельно проводят контрольный опыт.
1 мл 0,1 н. раствора нитрата серебра соответствует 0,01312 г СНI 3 , которого в препарате должно быть не менее 99,0%.
Хранение. В хорошо укупоренной таре, предохраняющей от действия света, в прохладном месте.
>> Химия: Практическая работа № 1. Качественный анализ органических соединений
Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные урокиМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Утверждено на заседании
кафедры химии
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе
«КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ»
Ростов-на-Дону, 2004
УДК 543.257(07)
Методические указания к лабораторной работе «Качественный анализ органических соединений». – Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2004. – 8 с.
В указаниях даются сведения об особенностях анализа органических соединений, способах обнаружения углерода, водорода, азота, серы и галогенов.
Методические указания предназначены для работы со студентами специальности 1207 дневной и заочной форм обучения.
Составитель: Е.С. Ягубьян
Редактор Н.Е. Гладких
Темплан 2004 г., поз.175
Подписано в печать 20.05.04. Формат 60х84/16
Бумага писчая. Ризограф. Уч.- изд. л. 0,5. Тираж 50 экз. Заказ 163.
__________________________________________________________________
Редакционно – издательский центр
Ростовского государственного строительного университета.
344022, Ростов – на – Дону, ул. Социалистическая, 162
Ростовский государственный
строительный университет, 2004
1. Перед началом работы необходимо ознакомиться со свойствами применяемых и получаемых веществ, уяснить все операции опыта.
2. Приступать к работе можно только с разрешения преподавателя.
3. Во время нагревания жидкостей или твердых веществ не направляйте отверстие посуды на себя или на соседей; не заглядывайте в посуды сверху, так как в случае возможного выброса нагретого вещества может произойти несчастный случай.
4. С концентрированными и дымящимися кислотами работайте в вытяжном шкафу.
5. Аккуратно вносите в пробирку концентрированные кислоты и щелочи, остерегайтесь пролить их на руки, одежду, стол. Если кислота или щелочь попала на кожу или одежду, быстро большим количеством воды смойте их и обратитесь за помощью к преподавателю.
6. Если на кожу попадает разъедающее органическое вещество, то промывание водой в большинстве случаев бесполезно. Следует промывать подходящим растворителем (спиртом, ацетоном). Применять растворитель нужно по возможности быстро и в большом количестве.
7. Излишек взятого реактива не всыпать и не вливать обратно в склянку, из которой он был взят.
Качественный анализ позволяет установить, какие элементы входят в состав исследуемого вещества. В состав органических соединений всегда входят углерод и водород. Многие органические соединения содержат в своем составе кислород и азот, несколько реже встречаются галоиды, сера, фосфор. Перечисленные элементы образуют группу элементов – органогенов, чаще всего встречающихся в молекулах органических веществ. Однако в органических соединениях может содержаться практически любой элемент периодической системы. Так, например, в лецитинах и фосфатидах (составных частях клеточного ядра и нервной ткани) – фосфор; в гемоглобине – железо; в хлорофилле – магний; в синей крови некоторых моллюсков – комплексно связанная медь.
Качественный элементный анализ состоит в качественном определении элементов, входящих в состав органического соединения. Для этого сначала разрушают органическое соединение, затем превращают определяемые элементы в простые неорганические соединения, которые могут быть изучены известными аналитическими методами.
Элементы, входящие в состав органических соединений, при качественном анализе, как правило, претерпевают следующие превращения:
С СО 2 ; Н Н 2 О; N – NН 3 ; СI – СI - ; S SО 4 2- ; Р РО 4 2- .
Первой пробой исследования неизвестного вещества для проверки на принадлежность его к классу органических веществ является прокаливание. Очень многие органические вещества при этом чернеют, обугливаются, выявляя таким образом углерод, входящий в их состав. Иногда обугливание наблюдается при действии водоотнимающих веществ (например, концентрированной серной кислоты и т.д.). Особенно резко такое обугливание проявляется при нагревании. Коптящее пламя свечи, горелки – примеры обугливания органических соединений, доказывающие наличие углерода.
При всей своей простоте проба на обугливание является только вспомогательным, ориентировочным приемом и имеет ограниченное применение: ряд веществ нельзя обугливать обычным путем. Некоторые вещества, например, спирт и эфир, уже при слабом нагревании испаряются раньше, чем успеют обуглиться; другие, например мочевина, нафталин, фталевый ангидрид, возгоняются раньше обугливания.
Универсальным способом открытия углерода в любом органическом соединении не только в твердом, но также в жидком и газообразном агрегатном состояниях, является сжигание вещества с оксидом меди (П). При этом углерод окисляется с образованием углекислого газа СО 2 , который обнаруживается по помутнению известковой или баритовой воды.
