Органический анализ (стр. 2 )

Тема 1. Качественный органический анализ. Методы определения функциональных групп. Химические основы методов количественного и качественного функционального анализа. Физико-химические методы определения функциональных групп: ИК, УФ-, ПМР-спектроскопия, масс-спектрометрия, спектрополяриметрия.

Тема 2. Алкены, алкадиены, алкины. Качественные реакции алкенов с бромной водой, перманганатом калия. Количественное определение алкенов: бромирование, присоединение моногалогенидов иода (определение иодного числа), каталитическое гидрирование, эпоксидирование. Сопряженные двойные связи: диеновый синтез. Определение наличия кратных связей методом УФ - спектроскопии поглощения и люминесценции. Качественные реакции алкинов с бромной водой и перманганатом калия, образование ацетиленидов. Количественный анализ: бромирование, гидрирование, гидратация. Аргентометрическое и меркуриметрическое определение концевой тройной связи. Подтверждение наличия тройной свзяи методами ИК-спектрорскопии.

Тема 3. Галогенпроизводные углеводородов. Качественный анализ галогенпроизводных углеводородов: проба Бейльштейна, сплавление с натрием. Количественный анализ галогенсодержащих функций: определение винилхлоридов и соединений, содержащих активный атом галогена. Подтверждение наличия атомов галогенов методами ИК-спектрорскопии.

Тема 4. Спирты и фенолы. Качественные реакции спиртов: реакция с раствором хлористого цинка, окисление хромовой смесью. Количественное определение спиртов методами этерификации, реакцией с диазометаном, реактивом Гриньяра и алюмогидридом лития. Окисление многоатомных спиртов иодной кислотой. Качественный анализ соединений по ИК-спектрам поглощения. Качественные реакции фенолов: реакция с хлоридом железа, бромной водой, азотистой кислотой, диазосоединениями, щелочью. Количественное определение фенолов: неводное титрование, галогенирование и азосочетание. Качественные реакции енолов: реакции с хлоридом железа и бромом. Качественный анализ соединений по ИК - и УФ-спектрам поглощения.

Тема 5. Карбонильные соединения. Качественные реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, солянокислым гидроксиламином, гидросульфитом натрия, реактивами Толенса и Фелинга, фуксинсернистой кислотой, иодоформная проба. Количественное определение карбонильных соединений: оксимирование; реакция с замещенными гидразинами; присоединение бисульфита натрия; образование оснований Шиффа; восстановление боргидридом натрия. Методы, основанные на окислении: окисление ионами серебра, меркуриметрическое окисление, галоформная реакция. Качественный анализ по ИК-спектрам поглощения.

Тема 6. Карбоновые кислоты и их производные. Качественные реакции на лакмус, с гидрокарбонатом натрия и солями тяжелых металлов. Количественное определение карбоновых кислот: титрование, декарбоксилирование, этерификация. Качественный анализ по ИК-спектрам поглощения.

Производные карбоновых кислот. Прямое титрование солей. Сложные эфиры: омыление, реакция с магнийорганическими соединениями, получение гидроксамовых кислот. Амиды карбоновых кислот: прямое титрование, реакция с алюмогидридом лития, омыление щелочами, дегидратация до нитрила, нитрозирование до карбоновой кислоты, реакция с гипобромидом, газометрический метод. Ангидриды карбоновых кислот: неводное титрование, морфолиновый метод, анилиновый метод, реакция со щавелевой кислотой. Хлорангидриды карбоновых кислот: определение галогенид-иона, неводное титрование. Нитрилы: окисление пероксидами, акваметрия.

Тема 7. Алкокси-, эпокси-функции. Определение алкоксифункции расщеплением иодистоводородной кислотой. Определение эпоксидной функции гидрохлорированием.

Тема 8. Углеводы. Количественное определение: периодатное окисление, окислением солями церия и гидроксидом меди, восстановление боргидридом натрия, биологические методы. Количественное определение сахаров в водных растворах методами поляриметрии.

Тема 9. Сульфокислоты. Качественные реакции: сплавление с гидроксидом натрия. Количественное определение прямым титрованием. Соли сульфокислот. Количественное определение: сожжение, сплавление со щелочами, осаждение неорганическими катионами, осаждение в форме бензидиновых солей, титрование четвертичными солями. Качественный анализ соединений по ИК-и УФ-спектрам поглощения.

Тема 10. Аминокислоты. Количественное определение аминокислот: нингидринный и хелатометрический метод, титрование формалей. Качественный анализ соединений по ИК-спектрам поглощения.

Тема 11. Амины, имины и нитросоединения. Качественные реакции аминов: реакция с азотистой кислотой, хингидроном, гексацианоферратом калия, иодистым метилом, изонитрильная реакция. Получение производных. Количественный анализ: прямое титрование, ацетилирование, нитрозирование, образование оснований Шиффа, осаждение. Количественный анализ иминов. Методы, основанные на гидролизе, неводное титрование. Качественный анализ соединений по ИК-спектрам поглощения.

Нитросоединения. Качественные реакции: восстановление до аминов, реакция с азотистой кислотой, азосочетание восстановленных ароматических нитросоединений. Идентификация. Количественное определение: восстановление солями титана(Ш), хрома(П), олова(П), некоторыми металлами. Качественный анализ соединений по ИК-и УФ-спектрам поглощения, спектроколориметрия окрашенных продуктов реакции.

Тема 12. Соли аммония и диазония. Соли аммония. Качественный анализ с помощью сульфонированного красителя. Количественное определение: водная и неводная титриметрия, выделение третичного амина, титрование неорганического аниона. Качественный анализ соединений по ИК-и УФ-спектрам поглощения, спектроколориметрия окрашенных продуктов реакции..

Соли диазония. Качественное определение: реакции азосочетания. Количественное определение: газометрический метод, восстановление солями титана (Ш), азосочетание. Качественный анализ соединений по ИК - и УФ-спектрам поглощения, спектроколориметрия окрашенных продуктов реакции.

Тема 13. Получение производных с целью идентификации. Определение констант. Производные для основных классов функциональных органических соединений: спиртов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, аминов, амидов. Методы их получения. Измерение констант и идентификация.

5.  Планы семинарских занятий.

Семинарские занятия учебным планом не предусмотрены.

6.  Лабораторный практикум (Темы лабораторных работ):

«Идентификация неизвестного органического соединения»

Для идентификация неизвестного органического соединения студент должны выполнить 5 лабораторных работ:

Работа № 1. Предварительное исследование вещества ( внешние признаки, прокаливание, определение растворимости). Качественный анализ на содержание С, Н, О, N, S, Наl.

Работа № 2. Открытие функциональных групп.

Работа № 3. Анализ ИК, УФ и ПМР-спектров исследуемого вещества.

Работа № 4,5. Получение производных. Идентификация производных.

Студент получает жидкое или твердое органическое вещество, которое он должен очистить и идентифицировать, т. е. установить, во-первых, к какому классу соединений оно относится, и, во-вторых, точно его определить. В более сложном варианте дается смесь (но обычно не более двух) соединений, тогда первоначально необходимо разделить ее на отдельные соединения.

Поэтому прежде всего нужно определить, сколько индивидуальных соединений содержит исследуемая проба. Следует учитывать, что, кроме того, в пробе могут находиться механические примеси (стекло, песок, уголь) и примеси, придающие нехарактерную окраску органическому соединению, хотя эти красящие примеси будут присутствовать в очень небольшом количестве. Нехарактерную темную окраску часто приобретают легко окисляющиеся соединения при хранении на воздухе (фенолы, ароматические амины и др.).

Пробу на индивидуальность проводят с помощью тонкослойной хроматографии, используя в качестве адсорбента оксид алюминия или силикагель, либо готовые пластинки силуфола. При хроматографировании нужно использовать несколько систем растворителей (элюентов) или различные адсорбенты: наличие только одного основного пятна при хроматографировании в различных условиях с большой степенью вероятности свидетельствует о присутствии только одного органического вещества в пробе. Смесь двух веществ в общем случае должна проявляться в виде двух хроматографических пятен; однако при неудачном выборе элюента нередко происходит наложение пятен друг на друга, поэтому и рекомендуется использовать несколько систем элюентов. Элюенты следует подбирать таким образом, чтобы величина Rf, хроматографического пятна находилась в интервале 0,2-0,8. Хроматограммы бесцветных органических соединений проявляют чаще всего в камере с иодом или наблюдая люминесценцию пятен при освещении УФ-светом в темноте. Препаративная хроматография может быть с успехом использована для разделения смеси органических веществ; пропускание раствора органического вещества через адсорбент служит также методом очистки от различных примесей.

Твердые вещества можно разделить, используя их различную растворимость в том или ином растворителе. Повторная кристаллизация служит методом очистки от примесей. Так, кристаллизация с добавлением активированного угля часто позволяет освободиться от окрашенных примесей. Чистое индивидуальное органическое вещество обладает характерными, присущими только ему константами, и его очистку следует проводить до тех пор, пока эти константы не перестанут изменяться. Твердое вещество должно иметь четкую, в пределах 1-2оС, температуру плавления (Тпл); при повторной кристаллизации вещества его температура плавления не должна меняться. Следует заметить, что примеси, как правило, понижают температуру плавления органического вещества и, главное, делают интервал плавления более растянутым. Поэтому после очередной кристаллизации по мере освобождения вещества от примесей температура плавления повышается и становится более четкой.

Характерными константами жидкого органического вещества являются температура кипения (Ткип), показатель преломления (nD) и плотность (d). Чистое вещество кипит в пределах 1-2оС и не изменяет показателя преломления и плотности при повторных перегонках.