PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHỨC HỮU CƠ

PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHỨC HỮU CƠ

Nhận xét của giáo viên

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH CÁC NHÓM CHỨC HỮU CƠ

- Dung dịch NaOH 10% - Dung dịch KMnO4 1%

- Dung dịch NaOH 2N - Dung dịch I2 trong KI

- Ethanol - Isoamylic

- Acetone - Thuốc thử Lucas

III Tiến trình thí nghiệm

1 Alcol

Phản ứng oxi hóa

Lấy 4 ống nghiệm, cho vào mỗi ống 1ml ethanol rồi lần lượt thêm vào:

Ống 1: 1ml dung dịch K2Cr2O7 10% và 3 giọt H2SO4 10%, lắc mạnh, ta thấy kết tủa trắng:

2KMnO4 + 2H2SO4 +3C2H5OH →3CH3COOH + K2SO4 + MnSO4 +5H2O

Ống 3: 1 giọt dung dịch KMnO4 1% và 1 giọt NaOH 10%, lắc đều sẽ thấy kết tủa vàng màu nâu nhạt

2KMnO4 + 2NaOH + C2H5OH → CH3COOH + K2MnO4 + Na2MnO4 + 2H2O

Ống 4: 5 giọt dung dịch KMnO4 1% đun nóng một lúc có hiện tượng kết tủa nâu

3 C2H5OH + 4 KMnO4 → 3 CH3COOH + 4 MnO2 + 4 KOH

2 Điều chế Iodoform từ etylic và aceton

A iodoform - thuốc vàng, CHI 3 Tinh thể màu vàng, mùi khó chịu; dễ bị thăng hoa; tan trong clorofom Điều chế bằng cách cho dung dịch hipoiođơ (dung dịch iot trong xút (NaOH) hoặc natri cacbonat (Na 2 CO 3 ) tác dụng với etanol hoặc axeton Phản ứng tạo thành I dùng để định lượng etanol, axeton, các metylxeton, axetanđehit,… vv… I được dùng làm chất sát trùng.

a) Điều chế từ alcol

Ống nghiệm 0.5ml etanol; 1,5ml dung dịch I2 trong KI và 1,5ml NaOH 2N Lắc và đun nhẹ cho đến khi dung dịch xuất hiện kết tủa vẫn đục (không sôi); làm lạnh với vòi nước,quan sát kết tủa

Cơ chế phản ứng

b) Điều chế Iodoform

Cho 2ml dung dịch I2 trong KI và 2ml NaOH 2N với 0.5ml axeton và lắc nhẹ ta thấy xuất hiện kết tủa trắng đục nếu thêm dư thì kết tủa tan tạo thành dung dịch trong

3 Nhận biết bậc rượu bằng thuốc thử Lucas

Ống 1: 1ml etanol và 1ml thuốc thử Lucas thấy hiện tượng sủi bọt khí và tỏa nhiệt Ống 2: 1ml iso anylic và 1ml thuốc thử Lucas thấy hiện tượng sủi bọt, dung dịch có

hiện tượng tách lớp nhẹ do Isoamylic tác dụng với thuốc thử Lucas bằng cách chuyển vịtạo C+ bền, tạo dẫn xuất Clo tương ứng nhưng tốc độ phản ứng xảy ra chậm

Ống 3 :1ml cyclohexanol và 1ml thuốc thử Lucas, lúc đầu sẽ xuất hiện sự tách lớp sau

đó tan

* Thuốc thử Lucas (dung dịch HCl + ZnCl 2 ) được dùng để phân biệt các rượu bậc một, bậc hai, bậc ba Các rượu ít hơn 6 nguyên tử C trong phân tử tan trong thuốc thử.

- Rượu nào mà tác dụng với thuốc thử Lucas thấy dung dịch đục ngay (do tạo dẫn xuất

Clo ít tan) thì đó là rượu bậc 3.

- Rượu nào mà tác dụng với thuốc thử Lucas vài phút sau (khoảng 5 phút) mới thấy dung dịch đục (do tạo dẫn xuất Clo ít tan nhưng chậm hơn) thì đó là rượu bậc 2.

- Rượu nào mà tác dụng với thuốc thử Lucas mà không tấy dung dịch đục thì

đó là rượu bậc một (do tốc độ tạo RCH2Cl chậm hơn, cần đun nóng phản ứng mới xảy ra).

Bài 1: PHẢN ỨNG OXI HÓA KHỬ

III Tiến trình thí nghiệm

- Cho vào bình cầu 250ml 12g KMnO4 và 80ml nước, vài viên đá bọt Đem đun nhẹ và khuấy đều cho tan hết KMnO4 cho tan hết trong 10 phút

- Để nguội và thêm vào bình cầu 5ml toluene, 2g Na2CO3, gắn bình cầu vào hệ thống đun hoàn lưu, đun nhẹ hổn hợp cho đến khi dung dịch chuyển màu sậm (khoảng 60 phút) phải thường xuyên lắc nhẹ bình cầu Lúc này trong bình cầu sẽ xảy ra phản ứng:

6C6H5CH3 + 2KMnO4 → C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O

- Để nguội sao đó cho hổn hợp vào một becher 500ml

- Thêm vào becher 100ml H2SO4 20%, khuấy thật đều bằng đũa thủy tinh, để

C6H5COOK tác dụng với H2SO4 tạo thành acid benzoic

C6H5COOK + H2SO4 → 2C6H5COOH + K2SO4

- Để loại KMnO4 và H2SO4 dư ta cho từng lượng nhỏ H2O2 vừa thêm vừa khuấy cho đến khi dung dịch mất màu (chuyển sang màu trắng đục) thì ngưng.

IV Kết quả thí nghiệm

Thu được Acid Benzoic kết tinh có khối lượng là 0.783g

Theo phương trình phản ứng thì:

Khối lượng toluen tham gia phản ứng là = V*D = 5* 0.8669 = 4.3345g

 Số mol của toluen = m/M = 4.3345/92.14 =0.047mol

Dựa vào phương trình phản ứng

 Số mol của Acid Benzoic là 0.0157mol

 Khối lượng Acid Benzoic thu được là 1.9gam

Vậy hiệu suất của thí nghiệm là 41%

* Acid benzoic là tinh thể hình kim không màu, dùng để bảo quản thực phẩm, keo dính,

sản xuất phẩm nhuộm, dược phẩm và chất thơm Trong y học làm thuốc sát trùng, diệt nấm.

BÀI 2 : ĐỒNG PHÂN CIS – TRANS

III Tiến trình thí nghiệm

1 Điều chế acid Maleic

- Cho 10g Anhydric Maleic vào Erlen 250ml với 10ml nước và đem đun sôi KhiAnhydric Maleic tan hết, đem làm lạnh dưới vòi nước, axit Maleic sẽ kết tinh

- Đem lọc dưới áp suất kém để lấy riêng tinh thể axit Maleic

- Chú ý: không rửa tinh thể axit Maleic trên phễu vì axit Maleic tan nhiều trongnước

- Phương trình:

O

OH O

OH O

2 Điều chế acid Fumaric

- Để phần dung dịch qua lọc vào Erlen 250ml, thêm vào đó 10ml HCl đậm đặc.Gắn ống hoàn lưu và đun nhẹ hỗn hợp trong 10 phút Những tinh thể axit Fumaric sẽhiện ra trong dung dịch nóng

- Để nguội hỗn hợp rồi đem lọc dưới áp suất kém, sau đó kết tinh lại axit Fumarictrong dung dịch HCl 1M

HO O

IV Kết quả thí nghiệm

- Tinh thể acid Maleic có màu trắng, khối lượng là 4,761g, ts=135oC, d=1.59g/cm3,

độ tan: 78g/100ml nước ở 25OC

- Tinh thể acid Fumaric có khối lượng là 1,972g, độ tan kém hơn nhiều so với acidMaleic: 0.63g/100ml nước ở 25oC, có tnc = 278oC

BÀI 3: PHẢN ỨNG ALKYL HÓA – ĐIỀU CHẾ ETER

β – NAPTHYL METHYL (NEROLIN)

- Erlen 250ml - Đũa thủy tinh

- Beaker 50ml - Bếp gia nhiệt

- Beaker 500ml - Máy hút chân không

2 Hóa chất

- β – Naphtol - Rượu metylic

- H2SO4 đặc - NaOH 5%

III Tiến trình thực hành

Cho vào erlen 250ml 15gam β – Naphtol và 20ml rượu etylic, lắc kỹ bình cho hòa tan

β – Naphtol Sau đó đổ thêm 3ml H2SO4 đặc vào (hỗn hợp phát nhiệt mạnh) Đun cách thủy trong 2 giờ

Sau khi đun rót dung dịch ấm vào beaker 500ml chứa 45ml dung dịch NaOH 5% đã đun nóng lên 500C Trong trường hợp này Nerolin lắng xuống dưới dạng dầu đen và được khuấy mạnh để trộn lẫn với dung dịch kiềm cho đến khi hóa rắn hoàn toàn (để ngăn Nenrolin hóa rắn ngay lập tức cần phải đun nóng dung dịch kiềm trong khi rót hỗnhợp phản ứng vào và phải đun cách thủy bình tam giác)

Chất kết tủa có màu vàng nâu, được lọc và xử lý lần nữa với NaOH giống lượng ban đầu Rửa Nerolin với nước cho đến khi thử giấy quỳ không còn phản ứng kiềm Sấy nhiệt độ không quá 500C.

Cơ chế phản ứng

Ở phân tử 2- Naphthol hiệu ứng hút electron ở 2 nhân thơm đối với phân tử Oxi

và sự hút electron ở oxi làm cho nguyên tử hiđrô rất linh động

Phân tử methanol, một phần do hiệu ứng đẩy electron của nhóm CH3 một phần do Oxihút electron của hiđro cũng làm cho hiđrô linh động

O

CH3

+

O H

H

Ngoài ra còn có những sản phẩm phụ như:

O

O

Các sản phẩm này sẽ được tinh chế bằng NaOH và rửa lại bằng nước

IV Kết quả thí nghiệm

Kết thúc phản ứng ta thu được β –Naphthyl methyl với khối lượng là 9.9738g

Theo lý thuyết ta có:

- Số mol của β – Naphtol tham gia phản ứng là

m/M = 15/144.17 = 0.104 mol

 Số mol của β –Naphthyl methyl là 0.104mol

 Khối lượng của β –Naphthyl methyl thu được là 16.45g

Vậy hiệu suất của phản ứng là 60%

BÀI 4: ĐIỀU CHẾ ESTER ACETAT ISOAMYL

I Mục đích

Điều chế ester acetate isoamyl (có mùi dầu chuối) bằng phương pháp đun hoànlưu alcol isoamylic với acid acetic, có H2SO4 đặc làm chất xúc tác:

CH 3 COOH + (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 OH H 2 SO 4 , t o CH 3 COOCH 2 CH 2 CH(CH 3 ) 2 + H 2 O

alcol isoamylic ester acetate isoamyl

II Cơ sở lý thuyết

Este, một chất có nhóm chức -COO- , đa số là hợp phần chính của hương liệu hoaquả như este focmiate etyl có mùi rượu rum, este acetate isoamil có mùi chuối chín,este butyrate có mùi nho…

Este có thể được tổng hợp bằng các phản ứng của acid cacboxylic và rượu với sựhiện diện của acid sulfuric đậm đặc, hidro Clorua, acid p- toluen sulfomic hoặc nhựatrao đổi ion

Trong điều kiện hiện tại của phòng thí nghiệm, ta thực hiện phản ứng ester hóa vớiacid sulfuric đậm đặc

III Dụng cụ và hóa chất

1 Dụng cụ

- Bình cầu dung tích 100ml - Phễu chiết

- Pipet 10ml - Ống nghiệm

- Đá bọt

2 Hóa chất

- Rượu isoamylic - Na2SO4 khan

- Axit sunfuric - Axit axetic

- NaHCO3

IV Tiến hành thí nghiệm

1 Điều chế ester acetat isoamyl

Cho hỗn hợp gồm 15ml rượu isoamylic vào 10ml acid acetic vào bình cầu dung tích 100ml Sau đó thêm từ từ từng giọt đến hết 1ml Axit sunfuric đậm đặc, thêm vào một ít đá bọt Gắn bình cầu vào hệ thống hoàn lưu và đun cách thủy trong 45 phút Để nguội, sản phẩm thu được gồm acetat ethyl thô lẫn axit, rượu và nước

H

O H

O

O O

O H

O

H H

O O H

2 Tinh chế sản phẩm

Cho hỗn hợp vào bình chiết, thêm từ từ dung dịch NaHCO3 bão hòa đến hết bọtkhí, vừa cho vừa lắc, đến khi dung dịch tách thành 2 lớp rõ rệt NaHCO3 bão hòa dùngtrong thí nghiệm để trung hòa lượng acid dư, tạo môi trường trung tính Có thể dùng

H2O để thay NaHCO3

CH3COOH + NaHCO3  CH3COONa + CO2 + H2OLấy ester ở trên vào bình tam giác, thêm vào 1g Na2SO4 khan, lắc nhẹ để yên, thuđược sản phẩm là chất lỏng không màu, có mùi thơm của dầu chuối Na2SO4 khan cótác dụng hút nước còn lẫn trong ester

3 Kiểm nghiệm sản phẩm

Cho vào ống nghiệm: vài giọt ester + vài hạt tinh thể NH2OH.HCl + trung hòa bằng1ml NaOH 10% Đun sôi  làm lạnh + thêm từ từ dung dịch HCl loãng + thêm vài giọtFeCl3

* Hiện tượng: Dung dịch có màu đỏ.

* Giải thích:

Ester acetate isoamyl tác dụng với hidroxylamin tạo thành acid hidroxamic:

O OR' + H 2 N-OH R

O NHOH + R'-OH

Sau đó, FeCl3 được cho vào acid hidroxamic, chúng tác dụng với nhau tạo ra hợpchất [R-OONH]3 Fe có màu

V Kết quả thí nghiệm

Số mol của rượu isoamylic là: 0,1705mol

Số mol của acetic acid là: 0,1667mol

Số mol của ester acetate isomyl : 0,1667mol

Khối lượng ester theo lý thuyết : 21,671g

BÀI 5: ĐIỀU CHẾ β – NAPHTHYL ACETATE

I Cơ sở lý thuyết

Phản ứng ester hóa là phản ứng giữa acid hữu cơ và ancol có mặt xúc tác là acid mạnh như H2SO4 hoặc HCl… Đây là phản ứng thuận nghịch, xảy ra theo hai chiều Có thể sử dụng anhydride thay axit để điều chế este, phản ứng xảy ra theo một chiều và không cần phải sử dụng xúc tác

Đối với các phân tử có vòng thơm như β – naphthol tồn tại hiệu ứng hút điện tử rấtmạnh của nhân thơm chính vì vậy không thể tham gia trực tiếp phản ứng este hóa như

ancol với acid carboxylic Mà phải tạo thành muối với một kiềm trước khi tham giaphản ứng este hóa.

Ar –OH + NaOH → Ar–ONa + H2O

Cơ chế của phản ứng ester hóa sử dụng xúc tác:

-β-Naphtol - Anhidric Acetic

-Ethanol - Dung dịch NaOH 10%

-Nước đá

III Tiến hành thí nghiệm

Hòa tan 5g β-naphtol vào 25ml dung dịch NaOH 10% vào bình cầu đáy tròn dung tích 500ml Thêm 20g nước đá vụn và 6g anhydric acetic vào dung dịch, lắp ống sinh hàn, đun nhẹ trong 30 phút Để nguội, lọc, rửa bằng nước và sấy khô Kết tinh lại trong

ethanol Đem sấy sản phẩm trong tủ sấy khoảng 20 phút ở 40-50 oC Cân tính hiệu suất

Có thể chia quá trình điều chế làm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: chuyển naphtol sang dạng naphtolat.

Giai đoạn 2: este hóa bằng anhydrit axetic.

Giai đoạn 3: kết tinh lại trong ethanol.

Giai đoạn 1: chuyển naphtol sang dạng naphtolat

Hòa tan 5g β-naphtol vào 25ml dung dịch NaOH 10% vào bình cầu đáy tròn dung tích 500ml Tại đây xảy ra phản ứng tạo thành  - naphtolat sau đây:

và bazơ trong đó β - naphtol thể hiện tính axit

Quá trình này nhằm làm tăng mật độ điện tích giúp tạo điều kiện cho phản ứng estediễn ra

Giai đoạn 2: ester hóa bằng anhydric acetic

Sau khi β - naphtol hòa tan hết vào trong NaOH, tiếp tục cho đá lạnh (200g) vàobình cầu và cho vào 6g anhydric axetic vào, lắc bình cầu liên tục trong 30’ Sau đó lắpống sinh hàn đun trong 30 phút.

Lọc lấy tủa, rửa kết tủa bằng nước

Phản ứng xảy ra trong giai đoạn này là:

Cơ chế phản ứng este hóa giữa Anhydrit axetic và β - naphtolat :

 Trước hết nhóm carbonyl của anhydrit được proton hóa, hình thành cation trung gian

 Tiếp theo là giai đoạn tấn công của nguyên tử oxygen trên phân tử β - naphtolat vào cation này, kèm theo giai đoạn proton hóa và tạo thành CH3COONa

 Cuối cùng là giai đoạn tách proton tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm este.Người ta sử dụng anhydric axetic nhằm phản ứng diễn ra một chiều và không cần xúc tác vì có tính axit mạnh hơn axit cacboxylic

Trên thực tế, việc dùng anhydric axetic là dư so với lượng vừa đủ với lý thuyết dùngtrong phản ứng trên, nguyên nhân là để trung hòa NaOH còn dư Do đó, khi kết tủa vừatạo ra có màu trắng là do có lẫn tạp chất CH3COONa theo phản ứng:

(CH3CO)2O + 2NaOH → 2CH3COONa + H2O

Đá cho vào dùng để làm lạnh dung dịch, tạo điều kiện cho tinh thể tách ra nhanh hơn Lọc để tách kết tủa ra khỏi dung dịch, và rửa bằng nước cất để loại bớt dung dịchcòn bám trong tủa

Giai đoạn 3: kết tinh trong ethanol

Do trong kết tủa vừa lọc vẫn còn tạp chất nên phải kết tinh lại nhằm tinh chế sản phẩm.Cho kết tủa vừa lọc vào dung dịch ethanol, sau đó đun nhẹ trên bếp điện

+

CH3COONa

Sau đó làm lạnh trong 30 phút, đem lọc dưới áp suất thấp và sấy ở nhiệt độ không vượt quá 50oC nếu không kết tủa sẽ bị nóng chảy.

IV Kết quả thí nghiệm

- Số mol anhydric acetic : 0,0588mol

- Số mol β – naphthol : 0,0347mol

- Số mol β – naphthyl acetate theo lý thuyết là : 0,0347mol

- Khối lượng β – naphthyl acetate theo lý thuyết là : 6,4542g

- Khối lượng β – naphthyl acetate thực tế thu được là: 5,15g

- Hiệu suất của quá trình điều chế β – naphthyl acetate là : 79,79%

BÀI 6: ĐIỀU CHẾ ASPIRIN

I Mục Đích

Aspirin là một trong ba loại thuốc giảm đau được sử dụng rộng rãi nhất nên việc điều chế aspirin là một ứng dụng quan trọng trong y học và cuộc sống Nên việc điều chế aspirin là một việc quan trọng trong cuộc sống của con người

II Cơ Sở Lý Thuyết

Aspirin hay còn gọi là acid acetyl salisylic là một loại ester

Là chất kết tinh không màu, tan ít trong nước nhưng tan nhiều trong rượu Vì thế mà rượu được dùng để kết tinh lại aspirin

Phản ứng điều chế aspirin chính là phản ứng este hóa giữa acid salicylic và anhydric acetic trong môi trường acid Phân tử của acid salicylic chứa hai nhóm chức trong đó cómột nhóm chức là phenol và một nhóm chức là acid cacboxylic Vì vậy nó có thể tạo thành một este với vai trò của một acol phản ứng acid acetic tạo thành acetyl salisylic

Tuy nhiên, aspirin thường được đều chế bằng cách dùng anhyric acetic hoạt động hơn thay vì acid acetic

 Dùng dư một trong các chất tham gia phản ứng, thường dùng dư ancol

 Giảm nồng độ chất tạo thành trong phản ứng

 Dùng xúc tác để thúc đẩy phản ứng như axit sunfuric, nhựa trao đổi ion, cácmuối axit kim loại …

CH 3 +

Hòa tan aspirin thô trong một lượng tối thiểu etanol nóng (dung dịch trong suốt, nếuchưa tan dùng ống nhỏ giọt thêm từ từ cho đến khi tan hoàn toàn), sau đó thêm nước từ

từ đến khi xuất hiện kết tủa bền, lại thêm vài giọt etanol đến khi kết tủa tan hết

Để nguội dung dịch từ từ, aspirin sẽ kết tinh thành tinh thể hình kim

Lọc khô sản phẩm dưới áp suất kém Cân và tính hiệu suất

Dưới đây là sơ đồ tóm tắt quá trình điều chế aspirin:

5g acid salicylic 7,5g anhydric acetic

Đun khuấy đều (50oC – 60oC)

Tinhthể

Ethanolnóng

Dung dịchLàm nguộiTinh thể

Lọc áp suấtthấpSấy

Tinh thểaspirin

H2SO4

Kiểm nghiệm sản phẩm:

Lấy 2 ống nghiệm:

Ống 1: cho vào vài tinh thể acid salicylic.

Ống 2: cho vào vài tinh thể aspirin vừa điều chế.

Lần lượt cho 1ml rượu etylic và vài giọt FeCl3 10% vào từng ống lắc kỹ

Hiện tượng:

Ống 1: dung dịch màu tím.

Ống 2: dung dịch màu nâu đen.

V Kết quả

Số mol của acid salicylic : 0,0362mol

Số mol của anhidric acetic : 0,0735mol

Số mol của aspirin theo lý thuyết là 0,0362mol

Khối lượng aspirin theo lý thuyết là : 6,516g

Khối lượng aspirin điều chế thực tế là 4,64g

Hiệu suất của quá trình điều chế aspirin là: (4,94/6,516) * 100 = 71,21%

BÀI 7: ĐIỀU CHẾ ACETANILIDE