Báo cáo thực tập hóa hữu cơ 2 hóa dược bài 1 định tính các nhóm chức alcohol, phenol, aldehyde, ketone, carboxylic acid

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠKHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

MỤC LỤC

BÀI 1 ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHỨC: ALCOHOL, PHENOL,ALDEHYDE, KETONE, CARBOXYLIC ACID

I THỰC NGHIỆM

1 Định tính nhóm chức Alcohol

Thí nghiệm 1: Phản ứng với Carbon disulfide

- Cho vào ống nghiệm 1ml ethanol, 1ml carbon disulfide và 1 viên nhỏ KOH Hỗn hợp được đun nhẹ trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó cho vào hỗn hợp 5 giọt dung dịch CuSO4

- Hiện tượng: dung dịch trong ống nghiệm có màu vàng Sau khi thêm dung dịch CuSO4 vào ống nghiệm, dung dịch chuyển sang màu vàng nâu.

- Phương trình phản ứng:

Thí nghiệm 2: Phản ứng với thuốc thử Lucas

- Cho vào 3 ống nghiệm khô các chất sau:  Ống nghiệm 1: 0,5ml ethanol  Ống nghiệm 2: 0,5ml isopropanol  Ống nghiệm 3: 0,5ml tert-butanol

Thêm tiếp 1,5ml thuốc thử Lucas, lắc đều hỗn hợp Các ống nghiệm sau đó được để yên trên giá ống nghiệm 2-3 phút và quan sát hiện tượng phản ứng xảy ra trong mỗi ống nghiệm.

- Hiện tượng:

 Ống 1: Alcohol bậc 1 không phản ứng với thuốc thử Lucas ở điều kiện thường nên dung dịch vẫn trong suốt.

 Ống 2: Alcohol bậc 2 phản ứng chậm với thuốc thử Lucas nên dung dịch vẩn đục  Ống 3: Dung dịch chứa alcohol bậc 3 phản ứng ngay lập tức với thuốc thử Lucas, dung

dịch tách thành 2 lớp.

 Ống nghiệm 1: 3 giọt ethylene glycol  Ống nghiệm 2: 3 giọt glycerol

 Ống nghiệm 3: 3 giọt ethanol

Lắc nhẹ cả 3 ống nghiệm và quan sát hiện tượng (màu sắc dung dịch, kết tủa) xảy ra Sau đó thêm tiếp vào 3 ống nghiệm từng giọt dung dịch HCl 2M

- Hiện tượng và phương trình phản ứng:

 Ống 1: Sau cho ethylene glycol, phản ứng tạo phức màu xanh thẫm Sau khi thêm HCl dung dịch chuyển sang xanh nhạt

glycerol, phản ứng tạo phức màu xanh thẫm Sau khi thêm HCl dung dịch chuyển sang

 Ống 3: Sau cho ethanol, màu sắc không thay đổi, phức vẫn giữ nguyên Sau khi thêm dung dịch HCl thì kết tủa tan, dung dịch có màu xanh như ban đầu.

Thí nghiệm 4: Phản ứng iodoform của Alcohol dạng R-CHOH-CH3

- Hòa tan 5 giọt isopropanol trong ống nghiệm với 2ml nước cất thêm 2 ml dung dịch NaOH 10% rồi thêm dung dịch iod từng giọt cho đến khi hỗn hợp có màu vàng không đổi(3ml), đợi vài phút nếu không thấy có kết tủa vàng thì đun nhẹ

- Hiện tượng: kết tủa vàng là do phản ứng có sự tạo thành sản phẩm CHI3 Đây là một test định tính nhóm chức carbonyl (aldehyde, ketone), ethanol hoặc alcohol bậc 2 với ít nhất một nhóm methyl ở C alpha.

- Phương trình phản ứng:

2 Định tính Phenol

Thí nghiệm 5: Phản ứng với dung dịch FeCl3

- Cho vào 3 ống nghiệm:

 Ống nghiệm 1: 1ml ethanol  Ống nghiệm 2: 1ml phenol 5%  Ống nghiệm 3: 1ml salicylic acid 5%

Cho tiếp vào mỗi ống 1 giọt dung dịch FeCl3 5% và lắc nhẹ o Hiện tượng:

 Ống nghiệm 1: có màu vàng đậm

 Ống nghiệm 2: chuyển sang màu xanh đen  Ống nghiệm 3: chuyển sanh màu tím - Sau đó chia mỗi dung dịch thành 2 phần:

 Phần 1: cho từ từ từng giọt ethanol vào.

 Phần 2: cho từ từ dung dịch HCl 2M vào cho đến khi dung dịch mất màu o Hiện tượng phần 1:

 Ống 1: không thay đổi

 Ống 2: chuyển sang màu đen hẳn  Ống 3: không thay đổi

o Hiện tượng phần 2:

 Ống 1: dung dịch chuyển sang màu vàng nhạt  Ống 2: chuyển sang màu cam nhạt

 Ống 3: chuyển sang màu tím nhạt

3 Định tính aldehyde và ketone

Thí nghiệm 6: Phản ứng oxy hoá Aldehyde bằng thuốc thử Tollens

- Tiến hành rửa sạch 3 ống nghiệm bằng cách nhỏ vài giọt dung dịch NaOH 10%, sau đó rửa lại và tráng bằng nước cất.

- Cho vào mỗi ống nghiệm trên lần lượt 1mL dung dịch AgNO3 1%

- Lắc ống nghiệm và cho thêm từ từ từng giọt dung dịch NH3 5% cho đến khi vừa hòa tan kết tủa Hỗn hợp vừa tạo thành được gọi tên là thuốc thử Tollens Chú ý,thuốc thử này sẽ kém nhạy khi dư dung dịch NH3 5%

- Thêm từ từ các dung dịch sau vào 3 ống nghiệm chứa thuốc thử Tollens vừa chuẩn bị ở trên:  Ống nghiệm 1: thêm vài giọt dung dịch glucose 5%

 Ống nghiệm 2: thêm vào giọt formaldehyde 5%  Ống nghiệm 3: thêm vài giọt formic acid 5%

- Đun nóng cách thủy hỗn hợp vài phút trên becher 500ml có chứa sẵn 200ml nước nóng ở 60-70oC.Quan sát lớp kim loại Ag bám trên thành ống nghiệm

- Hiện tượng: Các ống nghiệm đều xuất hiện lớp Ag bám lên thành ống nghiệm.

- Phương trình phản ứng:  Ống 1:

 Ống 2:

 Ống 3:

Thí nghiệm 7: Phản ứng oxy hóa aldehyde bằng thuốc thử Fehling

- Cho vào 2 ống nghiệm, mỗi ống 1ml Fehling A và 1ml Fehling B để tạo ra thuốc thử Fehling Sau đó thêm tiếp:

 Ống nghiệm 1: 0,5ml dung dịch glucose 5%  Ống nghiệm 2: 0,5ml ethanol

- Đun nhẹ từng hỗn hợp trên ngọn lửa đèn cồn - Hiện tượng và phương trình phản ứng:

Ống 1: dung dịch xuất hiện kết tủa đỏ gạch, do glucose bị khử bởi thuốc thử Fehling, sản phẩm tạo thành có Cu2O (đỏ gạch)

Ống 2: Thuốc thử Fehling chỉ khử nhóm aldehyde hoặc H alpha của ketone Trong trường hợp này, do trong dung dịch không có sự có mặt của hai nhóm chức trên nên phản ứng khử đã không xảy ra, không có sự xuất hiện của Cu2O (đỏ gạch)

Thí nghiệm 8: Phản ứng tạo haloform của methyl ketone - Cho vào 2 ống nghiệm:

 Ống 1: 5 giọt acetone

 Ống 2: 5 giọt metyletyl ketone

- Hòa tan 5 giọt hợp chất này với 1mL nước cất Thêm 1mL dung dịch NaOH 10% rồi cho từng giọt I2/KI cho đến khi hỗn hợp có màu vàng không đổi.

- Hiện tượng: Cả 2 ống đều xuất hiện kết tủa vàng đục Đó là do sự xuất hiện của haloform khi chất phản ứng có ít nhất một nhóm methyl ketone

- Phương trình phản ứng:

Thí nghiệm 9: Phản ứng với 2,4-dinitrophenylhidrazine

- Cho vào ống nghiệm 3ml thuốc thử 2,4-dinitophenylhidrazine và vài giọt acetone, đun cách thủy vài phút, sau đó để nguội.

- Hiện tượng: Dung dịch xuất hiện kết tủa vàng, với sự có mặt của sản phẩm tạo thành là 2,4-dinitrophenylhydrazone Thuốc thử 2,4-dinitrophenylhydrazine còn được dùng làm thuốc thử định tính nhóm carbonyl

-Phương trình phản ứng:

4 Định tính carboxylic acid

Thí nghiệm 10: Phản ứng với Na2CO3

- Cho 3ml dung dịch Na2CO3 20%,1ml acetic acid vào trong 1 ống nghiệm, đậy nút ống nghiệm, đầu nút có ống dẫn khí vào 1 ống nghiệm thứ 2 có chứa nước vôi trong bão hòa

- Hiện tượng: Ống nghiệm thứ 2 bị đục Do acetic acid có thể phản ứng với muối sodium

carbonate Khí được thu vào ống nghiệm thứ 2 chính là CO2 và làm đục nước vôi trong bão hòa.

-Phương trình phản ứng:

Thí nghiệm 11: Khả năng hòa tan của benzoic acid và muối benzoate

● Cho vào 2 ống nghiệm:

- Ống nghiệm 1: 0,2g benzoic acid và 2ml nước cất

- Ống nghiệm 2: 0,2g benzoic acid và 2ml ethanol

- Ống nghiệm 3: 0,2g benzoic acid và 2ml dung dịch NaOH 10%

● Lắc đều ống nghiệm và quan sát khả năng hòa tan của benzoic acid và muối natri benzoate tạo thành Giải thích hiện tượng và viết phương trình phản ứng (nếu có).

II. TRẢ LỜI CÂU HỎI

BÀI 2 PHẢN ỨNG ESTER VÀ TRANSESTER HÓA

Ester trong tự nhiên rất phong phú và dễ dàng tổng hợp Một số ester phổ biến trong hương liệu hoa quả tự nhiên như isoamyl acetate có mùi chuối chín, ethyl formate có mùi rượu rum, ethyl butyrate có mùi nho, Các ester có công thức cấu tạo tổng quát như sau:

Các ester này thường được tổng hợp bằng phản ứng ester hóa giữa cacboxylic axit và alcohol Phản ứng ester hóa là một phản ứng thuận nghịch đòi hỏi thời gian lâu mới đạt mức cân bằng Do đó, phản ứng này cần dùng thêm chất xúc tác như: sulfuric acid đậm đặc, hydrochloric acid, para-toluenesulfonic acid hoặc nhựa trao đổi ion

Khi phản ứng đạt cân bằng, chỉ có ⅔ acid và alcohol phản ứng tạo thành este và nước Để tăng hiệu suất phản ứng, có thể dịch chuyển sang trạng thái cân bằng bằng cách tăng nồng độ của alcohol (hay acid) hoặc loại bỏ ester (hay nước) ra khỏi môi trường phản ứng.

Ở nhiệt độ thường, tác dụng giữa acid và alcohol xảy ra chậm do nhóm carbonyl trong acid hoạt động kém Tuy nhiên, phản ứng được xúc tiến mạnh khi có xúc tác axit (H+), do sự phân ly của acid vô cơ như sunfuric axit Thông thường, sử dụng một lượng acid ( 5-15% so với lượng alcohol), riêng acid này một phần dùng làm xúc tác, một phần hấp thu nước.

Tuy nhiên, nếu dùng quá nhiều acid sẽ làm giảm hiệu suất phản ứng do acid tương tác với alcohol Điều này sẽ dẫn tới sự tạo thành ether và alkene từ alcohol Ngoài ra, phản ứng ester hóa còn chịu ảnh hưởng lớn của hiệu ứng không gian Khi gốc hidrocacbon trong acid hoặc alcohol có kích thước cồng kềnh thì tốc độ phản ứng ester hóa giảm Phản ứng cho hiệu suất tốt với alcohol bậc 1, còn alcohol bậc 2 chỉ đạt 40%, và alcohol bậc 3 chỉ đạt 3%

Methyl ester Được điều chế bằng phản ứng transester hóa alcohol và triglyceride ( dầu mỡ động thực vật) Cấu tạo hóa học của methyl ester này là các mono alkyl ester của chuỗi acid béo từ C14- C24 và chúng còn được gọi là Biodiesel Biodiesel là nhiên liệu có tính chất tương tự như dầu diesel, nhưng chúng dễ phân sinh học, lượng khí thải ra có ít chất độc hại hơn so với diesel dầu mỏ.

Phản ứng transester hóa là phương pháp đơn giản nhất để tổng hợp methyl ester Trong phản

ứng này, alcohol được sử dụng là methanol và kết hợp với xúc tác base (KOH) để chuyển phân tử triglyceride thành 3 phân tử monoester, mỗi phân tử đều có mang nhóm -OCH3 Glycerol là một sản phẩm phụ quan trọng của phản ứng này Đây là một phản ứng thuận nghịch, lượng methanol dư sẽ làm cho phản ứng dịch chuyển theo chiều thuận tạo ra nhiều sản phẩm.

1 Điều chế isoamyl acetate

2 Điều chế methyl ester: 11,11 g sản phẩm.IV TRẢ LỜI CÂU HỎI

BÀI 3 THỰC NGHIỆM VỀ CHỨC PHENOL

Phần 1 Điều chế acetyl salicylic acid thô

● Bước 1: Cho vào becher 500mL khoảng 200-300mL nước ở vòi và đun nước trên bếp điện ở

● Bước 4: Hỗn hợp này tiếp tục được đun nóng cách thủy tại 60°C bằng cách đặt erlen này vào becher ở Bước 1 cho đến khi hỗn hợp được tan hoàn toàn.

● Bước 5: Sau khi phản ứng kết thúc, lấy erlen ra khỏi bếp đun cách thủy và làm nguội đến nhiệt độ phòng.

● Bước 6: Thêm tiếp vào hỗn hợp này 70 mL nước cất và khuấy 10 phút ở nhiệt độ phòng để các tinh thể sản phẩm tách ra.

● Bước 7: Lọc dưới áp suất kém hỗn hợp này trên phễu Büchner, rửa chất rắn trên phễu nhiều lần bằng nước lạnh (khoảng 200mL nước cần được làm lạnh trước).

● Bước 8: Thu lấy sản phẩm thô trên giấy lọc và tiến hành kết tinh lại.

Phần 2 Kết tinh lại acetyl salicylic acid

● Bước 1: Cho tất cả sản phẩm thô trên giấy lọc vào bình cầu đáy tròn loại 100 mL.

● Bước 2: Thêm 20mL ethanol vào bình cầu chứa sản phẩm thô và tiến hành đun hoàn lưu.

● Bước 3: Sau khi hỗn hợp rắn tan hoàn toàn thì cẩn thận lấy ra khỏi bếp và rót dung dịch đang nóng này vào becher loại 100 mL có chứa sẵn 35 mL nước nóng Sản phẩm kết tinh lại được lọc dưới áp suất thấp bằng phễu Büchner và làm khô tự nhiên trong không khí.

Phần 3 Kiểm nghiệm sản phẩm

a Đo nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm

Dùng máy đo nhiệt độ nóng chảy để đo nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm (cho biết nhiệt độ nóng chảy của aspirin nhỏ hơn 150°C).

b Thử nghiệm với dung dịch Fe

● Lấy 3 ống nghiệm sạch, khô được đánh số từ 1 đến 3 - Ống 1: Cho vài tinh thể salicylic acid.

- Ống 2: Cho vào vài tinh thể aspirin thương mại.

- Ống 3: Cho một ít sản phẩm vừa được điều chế ở trên.

● Lần lượt thêm 1 mL (20 giọt) ethanol và vài giọt dung dịch Fe 10% vào từng ống nghiệm trên Lắc kỹ và ghi nhận màu của từng ống.

IV.TRẢ LỜI CÂU HỎI

BÀI 4 THỰC NGHIỆM VỀ CHỨC ALDEHYDE, KETONEPHẢN ỨNG ALDOL HÓA: ĐIỀU CHẾ DIBENZALACETONE

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong điều kiện môi trường phản ứng có tính base thì ion enolate được hình thành trong khi môi trường phản ứng có tính acid thì chất trung gian được hình thành là enol Chất trung gian enol hay ion enolate đều có tính thân hạch và dễ dàng phản ứng tiếp với các tác nhân thân điện tử như

ion enolate mang điện tích âm nên có tính thân hạch mạnh hơn enol trung hòa điện Kết quả là ion

các hợp chất cacbonyl

Phản ứng cộng andol (còn được gọi là phản ứng andol) là phản ứng xảy ra giữa hai phân tử aldehyde hoặc ketone hình thành sản phẩm β-hydroxy aldehyde hoặc β-hydroxy ketone.

Thông thường các sản phẩm β-hydroxy carbonyl khó phân lập được mà chúng tiếp tục phản ứng dehydrate hóa hình thành hợp chất carbonyl bất bão hòa tại vị trí ∝, β Quá trình chuyển β-hydroxy aldehyde hoặc β-β-hydroxy ketone thành sản phẩm cuối cùng là hợp chất bất bão hòa ở vị trí ∝, β được gọi là phản ứng ngưng tụ andol Đặc biệt, khi sản phẩm carbonyl bất bão hòa ở vị trí ∝, β cộng hưởng với liên kết đôi, liên kết ba hay vòng thơm, phản ứng tách phân tử nước xảy ra nhanh chóng và sẽ không thu được sản phẩm cộng aldol β-hydroxy carbonyl mà sẽ cho sản phẩm ngưng tụ ancol như trong thí nghiệm trong bài này

Acetone Chậu thủy tinh

- Bước 1: Cho lần lượt 34 ml H2O, 27 ml ethanol và 2,0g NaOH vào becher 250 ml Khuấy đều hỗn hợp cho tan hết NaOH và làm nguội becher về nhiệt độ 20 - 25° C bằng cách ngâm trong chậu nước có chút nước đá.

- Bước 2: Chuẩn bị một hỗn hợp gồm 0,01 mol Acetone (d = 0,791 g/ml) và 0,02 mol benzaldehyde (d = 1,0415 g/ml) chứa trong ống đong 5 ml Sau đó hỗn hợp được trộn đều

- Bước 3: một nửa lượng hỗn hợp trong ống đong ở bước 2 được nhỏ giọt từ từ vào becher ở bước 1, sau đó cho các từ vào và khuấy trên máy khuấy từ trong thời gian 15 phút Sau đó một nửa lượng còn lại được nhỏ giọt tiếp tục cho đến hết Tiếp tục với từ thêm 30 phút nữa, chất rắn màu vàng sẽ xuất hiện

- Bước 4: lọc chất rắn màu vàng dưới áp suất thấp, rửa với nước cho đến khi pH trung tính (kiểm tra bằng giấy pH)

- Bước 5: Kết tinh lại sản phẩm: cho sản phẩm thô ở Bước 4 và 50 ml ethanol vào becher 100 ml Đem hỗn hợp đun cách thủy trong becher 500 ml có chứa sẵn nước nóng và tiến hành đun sôi nhẹ cho đến khi tinh thể tan hoàn toàn Hỗn hợp sau đó được làm lạnh trong chậu nước đá để sản phẩm kết tinh.

b Kiểm nghiệm sản phẩm

Tiến hành đo nhiệt độ nóng chảy sản phẩm thu được bằng máy sản phẩm paracetamol vừa tinh chế Nhiệt độ đo đạc được là 117℃

II.TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Hiệu suất

2 Cơ chế phản ứng

3 Có 2 phản ứng phụ

4 Nếu tinh thể không được làm khô cẩn thận trước khi đo nhiệt độ nóng chảy thì nhiệt độ nóng chảy thực tế đo được sẽ bị sai lệch Trong trường hợp với Dibenzalacetone thì nhiệt độ nóng chảy đo được sẽ bị thấp hơn so với kết quả Đó là do nhiệt độ sôi của nước là 100oC nên trong ống mao quản sẽ có hiện tượng nóng chảy sớm hơn so với thực tế.

Bài 5 THỰC NGHIỆM VỀ CHỨC AMINE THƠM Hệ thống đun hoàn lưu Máy đo nhiệt độ nóng chảy

III THỰC NGHIỆM

3.1 Điều chế Paracetamol

Bước 1: Cho 200 ml nước vào becher 500 ml và đun trên bếp điện cho đến sôi.

Bước 2: Cho vào erlen 100 ml lần lượt 5,5 para-aminophenol và 15 ml nước cất Sau đó, thêm từ từ cẩn thận 4,0 mL anhydride acetic axid vào.

Bước 3: Đặt erlen chứa hỗn hợp trên vào cốc becher chứa nước đã chuẩn bị ở bước 1 và khuấy trong khoảng 15 phút.

Bước 4: Hỗn hợp phản ứng được để nguội trong chậu nước đá các tinh thể sản phẩm Paracetamol sẽ xuất hiện.

Bước 5: Lọc sản phẩm bằng máy lọc áp suất kém, rửa tinh thể bằng 50 ml nước lạnh cho đến khi dung dịch qua phễu lọc đặc pH trung tính (thử bằng giấy pH), thu lấy tinh thể Paracetamol thô Bước 6: Tinh chế sản phẩm sản phẩm: Paracetamol thô được cho vào bình cầu đáy tròn 100 ml Sau đó, thêm tiếp 20 ml nước vào và tiến hành đun hoàn lưu hỗn hợp cho đến khi chất rắn tan hoàn toàn Lấy bình cầu ra khỏi hệ thống hoàn lưu, sau đó rót dung dịch nóng này vào một becher 100

ml và đặt cốc này vào trong chậu nước đá Đến khi các tinh thể sản phẩm tạo thành lọc dưới áp suất kém rồi làm khô sản phẩm trong không khí

Bước 7: Cân sản phẩm, tính hiệu suất

3.2 Kiểm nghiệm sản phẩm

Tiến hành đo nhiệt độ nóng chảy sản phẩm thu được bằng máy sản phẩm paracetamol vừa tinh chế Nhiệt độ đo đạc được được là 170℃

IV TRẢ LỜI CÂU HỎI

1 Hiệu suất? Dựa vào 4-aminophenol hay acetic anhydride? 2 Cơ chế phản ứng tổng hợp

4 Tinh thể paracetamol màu trắng nhưng do các tạp chất sinh ra trong quá trình tổng hợp sẽ có màu Nếu muốn loại bỏ màu, ta cần dùng

Một quy trình ngắn gọn để loại màu paracetamol: