Zastita Od Organski Rastvoruvaci гтх

Farmacevtski fakultetUniverzitet Sv. Kiril i Metodij

Практикум за вежби по органска хемија

Универзитет ”Св. Кирил и Методиј” -Скопје Фармацевтски Факултет

За интерна употреба

Институт за применета хемија и фармацевтски анализиКатедра за органска хемија

Преглед на содржината

Автори:ас. м-р Ана Поцева-Пановскапроф. д-р Емил Поповскипроф. д-р Васка Арсова

Рецензенти:проф. д-р Љубица Шутурковапроф. д-р Анета Димитровска


Верзија 1.11

Безбедност во органска лабораторијаХемиски супстанции и опасности при нивна употребаКласи на хемикалии и симболи за опасностЗаштита од опасности при работа во лабораторија за органска хемијаЗаштитни средства при работа во органска лабораторија Повреди и прва помошХемиски отпадЛабораториски правилаЛабораториски извештај

ОСНОВНИ ЛАБОРАТОРИСКИ МЕТОДИ ЗА ИЗОЛИРАЊЕ НА И ПРЕЧИСТУВАЊЕ НА ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈАПрекристализацијаВоведСелективност и брзина на формирање на кристалиИдеален растворувачМетод на прекристализација со еден растворувачМетод на прекристализација со два растворувачиПрактичен изведбаЛабораториски извештај

ЕкстракцијаВодено-органска екстракцијаИзбор на погоден растворувач за екстракцијаХемиски активна екстракцијаПрактична изведба на екстракцијатаЗа вежбата...Лабораториски извештај

ДестилацијаВоведДестилација под атмосверски притисокФракциона дестиилацијаДестилација под намален притисок (вакуум дестилација)Дестилација со водена пареаЛабораториски извештај

Сублимација

ХроматографијаВоведТенкослојна хроматографијаПрактична изведба на тенкослојна хроматографијаПрикажување на резултатиПримена на тенкослојна хроматографијаКолонска хроматографијаПрактична изведба на колонска хроматографијаЗа вежбата...Лабораториски извештај

ИДЕНТИФИКАЦИЈА НА ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈА

Преглед на содржинатаТочка на топење

Експериментално определување на точка на топењеТемпературен интервал на топењеЗа вежбата..Лабораториски извештај

Квалитатива анализа на органски соединенијаПрелиминарни испитувања на основните физички карактеристики на соединениетоИспитување на растворливостУтврдување на чистотата и определување на физички константиЕлементарна анализа и анализа на функционални групиИзведување на тестови за докажување на некои функционални групиЗа вежбата...Лабораториски извештај

Инфрацрвена спектроскопијаВоведПодготовока на примероциИнтерпретација на IR спектри

МОЛЕКУЛСКО МОДЕЛИРАЊЕМолекулско моделирање (I)Типови на модели за прикажување на молекулитеМолекулска геометрија: VSEPR теоријаПоларна ковалентна врска, диполен момент и мапи на електростатски потенцијал (МЕП)Лабораториски извештај

Молекулско моделирање (II)Конформации на алканиКонформации на циклоалкани Лабораториски извештај

ТЕОРЕТСКИ ОСНОВИ, МЕХАНИЗМИ НА РЕАКЦИИ И ЕКПСЕРИМЕНТАЛНИ ТЕХНИКИ НА СИНТЕЗА И АНАЛИЗА НА НЕКОИ ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈАЕксперимент 1Синтеза на ацетанилидПостапка за синтеза, 1Нуклеофилна ацил супституција – реакција на ацетилирање, 2Прашање + : Синтеза на сулфаниламид од ацетанилид, 4Идентификација на синтетизираниот ацетанилид, 6

Експеримент 2Синтеза во повеќе чекори: Чекор 1. Синтеза на бензоинПостапка за синтеза, 7Ацилоинска кондензација, 8 Синтеза на бензоин катализирана од витамин Б1 (тиамин), 10Прашање + , 11Идентификација на синтетизираниот бензоин, 13

Експеримент 2 (продолжува)Синтеза во повеќе чекори: Чекор 2. Оксидација на бензоин до бензилПостапка за синтеза, 14Реакција на оксидација на бензоин, 15

Преглед на содржинатаИдентификација на синтетизираниот бензил, 16

Експеримент 2 (продолжува)Синтеза во повеќе чекори: Чекор 3. Синтеза на бензилна киселинаПостапка за синтеза, 17Реакција на бензилно преуредување, 18Прашање + , 19Идентификација на синтетизираната бензилна киселина, 20

Експеримент 3 Синтеза на ацетилсалицилна киселинаПостапка за синтеза, 21Реакција на Fisher-ова естерификација, 22Идентификација на синтетизираната ацетилсалицилна киселина, 23

Експеримент 4 Синтеза на бензоева киселина и бензил алкохолПостапка за синтеза, 24Реакција на диспропорционирање на алдехиди (Canizzaro-ва реакција), 25Прашање + , 26Идентификација на синтетизираната бензоева киселина и бензил алкохол, 27

Експеримент 5 Синтеза на аномери на глукоза пентаацетатПостапка за синтеза, 28Реакција на ацетилирање на глукоза, услови и тек, 29Прашања + , 30

Експеримент 6 Изолација на еугенол од каранфилчеПостапка за изолирање, 31Структура и идентификација на изолираните продукти, 32

Експеримент 7 Изолација на кофеин од чајПостапка за изолирање, 33Структура и идентификација на изолираните продукти, 34

Експеримент 8 Синтеза на непознат продукт (I): Реакција помеѓу бензалдехид и ацетон во алкална срединаПостапка за синтеза, 35Прашања, 36 Идентификација на синтетизираниот продукт, 36

Експеримент 9 Синтеза на непознат продукт (II): Кисело катализирана реакција помеѓу анхидрид на оцетна киселина и изоамил алкохолПостапка за синтеза, 37Прашања, 38 Идентификација на синтетизираниот продукт, 39

Експеримент 10

Преглед на содржинатаСинтеза на непознат продукт (III): Реакција помеѓу хидразин и ацетилацетон Постапка за синтеза, 40Прашања, 40

ПрилогПресметување на принос на реакција, 44Водење на Лабораториски дневник и лабораториски извештај, 46Табела на најчесто користени органски растворувачи во лабораторија, 51IR табели, 55

Литература, 58


БЕЗБЕДНОСТ ВО ОРГАНСКА ЛАБОРАТОРИЈА

Работата во лабораторијата за органска хемија, како и во секоја друга хемиска лабораторија, е поврзана со извесна опасност, која потекнува од употребата на отровни, запалливи и експлозивни супстанции, како и од користење стаклен лабораториски прибор. Самата природа на работата во хемиска лабораторија бара непосреден допир со различни супстанции во цврста, течна или гасовита состојба, па одтука секогаш е присутна и можноста на директно изложување на опасностите и тоа преку непосреден контакт, орално или преку органите за дишење.

Најчесто, загрозувањето на личната безбедност како и безбедноста на околината, настанува поради НЕВНИМАНИЕ. Затоа секоја постапка при практичната работа бара потполна ангажираност, сериозност, сигурност и спремност. Несреќите кои се случуваат опоменуваат дека секој поединец треба да биде дисциплиниран и свесен за должностите кон себе и своите колеги.

ХЕМИСКИ СУПСТАНЦИИ И ОПАСНОСТИ ПРИ НИВНА УПОТРЕБА

Едно од основните правила на безбедноста во хемиска лабораторија е задолжително да се прочитаат упатствата кои се однесуваат на експериментот, пред истиот да започне да се работи. При тоа потребно е да се утврдат опасностите и ризикот на кој сме изложени, поради користење на соодветните супстанции во експериментот. Доколку самиот пропис за експерименталната вежба не укажува на опасностите, предупредувањата можат да се прочитаат на реагенсните шишиња. Истите, најчесто се во облик на знак или симбол. Симболите претставуваат стандардни ознаки за опасност во облик на квадрат и се состојат од слика и соодветен збор кој укажува на опасноста - запалив, експлозивен, токсичен, иритант, оксиданс итн. Поголем број хемиски суптанции кои се користат во органската лабораторија припаѓаат на повеќе од една ризична категорија.

Отсуството на симбол/знак за ризик НЕ Е потврда дека супстанцата е комплетно сигурна!

Според ЕУ регулативите од 2005 година сите супстанции на пакувањето покрај симболите за опасност потребно е да се обележани со R (risk) и S (safety) фрази.

R (risk) фрази – индикатори за ризик

Отровните супстанци вклучувајќи ги и хемикалиите кои се користат во лабораториски услови се класифицирани според нивниот потенцијален штетен ефект, користејќи соодветна R фрза. На пример, R11 означува "многу запаллива супстанца" (како на пример етерот), додека пак R34 означува "иритант" (како на пример фенолот). Доста често се користат и комбинации од две или повеќе фрази, на пример R23/24 означува "отровно при инхалација или апсорпција преку кожа". Овие индикатори корисни се при ракувањето со штетни и отровни супстанции.

S (safety) фрази – безбедносни предупредувања

Соодветната R фраза која укажува на ризикот обично е надополнет со S фраза која опишува определна безбедносна мерка која треба да се превземе за справување со тој ризик. На пример, S8 означува "контејнерот треба да се чува на суво", S24 означува "да се

Преглед на содржинатаизбегнува контакт со кожа", а додека пак S36/37 означува "потребно е да се носат соодвтени ракавици и заштитна облека".

Супстанциите за кои нема ваков податок би требало да се класифицираат како R23/24, што значи "отровно при инхалација или апсорпција преку кожа", како едно генерално предупредување при ракувањето со истите.

Некои примери за R и S фрази:

1. Диметил сулфат

Информации кои се наоѓаат на самата ознака:

R: 45-25-26-34 S: 53-26-27-45

2. Хексаметил фосфортриамид (HMPA)


R: 26/27/28-45 S: 53-54

3. Метил јодид


R: 21-23/25-40 S: 36/37-38-40

Доколку оригиналното пакување на хемиската супстанца не е достапно, предупредувањата за истата задолжително треба да се прочитаат во каталозите достапни во лаборијата или MSDS (MaterialSafetyDataSheet) фајловите кои ќе ви бидат дадени од асистенот.

КЛАСИ НА ХЕМИКАЛИИ И СИМБОЛИ ЗА ОПАСНОСТ

R45 - карциноген R25 - отровно ако се проголтаR26 - многу отровно при инхалација R34 - иритант

S53 - да се избегнува употреба, да се прочита упатството пред употреба S26 - да се измие со голема количина на вода ако дојде во контакт со очиS27 - да се отстрани облеката која дошла во допир со супстанцатаS45 - да се побара медицинска помош во случај на незгода

T+

R26/27/28 - многу отровно при инхалација, ингестија или контакт со кожаR45 - карциноген

S53 - да се избегнува употреба, да се прочита упатството пред употреба S44 - може да експлодира при загревање

R21 - опасност по здравјето при контакт со кожаR23/25 - отровно при инхалацијаR40 - може да предизвика иреверзибилно оштетување

S36/37 - да се носат соодветни ракавици и заштитна облека S38 - да се користи апарат за вентилација, доколку вентилацијата не е на задоволително ниво S40 - да се побара медицинска помош, доколку е потребно

T+

T+


1. ЗАПАЛИВИ СУПСТАНЦИИ

Најголемата потенцијална опасност во една органска лабораторија е ПЛАМЕНОТ. Голем дел од од органските растворувачи, кои во органската лабораторија се постојано присутни, и тоа во големи количини, се лесно запаливи особено ако во нивна близина има отворен пламен. Еден ваков растворувач може да предизвика пожар и покачување на температурата во просторијата за повеќе од 100 °С и тоа само за време од неколку минути. GLP нормите (норми за добра лабораториска пракса) не дозволуваат користење на отворен пламен, иако во голем број на органски лаборатории истиот се користи за загревање на високи температури. При ракување со запалливи органски растворувачи секогаш е потребно е да се провери (и континуриано да се следи) постоење на отворен пламен во близина.

Следните органски растворувачи, кои често се користат при работа во органска лабораторија, влегуваат во групата на лесно запалливи: етанол, метанол, етилацетат, ацетон, диетилетер, лесен петролеум (петролетер), хексан, бензен, толуен, јаглен дисулфид и др. Листата не е конечна и затоа секогаш мора да се внимава за можната опасност за пожар при работа со нови реагенси.

Етрите бараат посебно вниманите бидејќи кога истите ќе се изложат на воздух или светлина имаат тенденција да формираат пероксиди, кои ја зголемуваат експлозивноста на супстанцата. Карактеристичен претставник на етрите е диетил етерот со особено изразени експлозивни својства и многу ниска точка на палење (анг. flash point) како и силно изразен наркотичен ефект.

Некои гасови, (пр. Н2,) и цврсти супстанции (пр. Mg и некои преодни метали кои се користат како катализатори) се лесно запалливи. Супстанциите како металниот натриум и LiAlH4 се опишани како запаливи поради нивната особина да ослободуваат Н2 во допир со вода.

2. ЕКСПЛОЗИВНИ СУПСТАНЦИИ

Некои хемикалии можат да формираат експлозивни продукти во реакција со вода и други растворувачи. Алкалните метали се најчест пример: металниот Na реагира бурно додека, металниот К - експлозивно со водата.

Постојат соединенија кои сами по себе подлегнуваат на распаѓање. Тие во своите молекули содржат атоми на О и/или Н. Притоа подложни се на внатрешни редокс реакции или реакции на елиминирање на стабилна молекула на Н2. Овие супстанции најчесто се осетливи на удар и претставуваат особено опасни потенцијални експлозиви кога се во сува состојба. Дел од соединенијата кои влегуваат во оваа група се полинитросоединенијата, пикринска киселина, метални ацетилиди, азиди, диазосоединенија, пероксиди, перхлорни соли и др.

3.ОКСИДАНСИ

Силните оксиданси претставуваат дополнителен ризик во органската лабораторија бидејќи нивните реакции најчесто се егзотермни (ослободуваа топлина). Може да предизвикаат создавање на пламен при контакт со лесно запалив материјал (на пр. хартија) како и многу побрзо согорување на други материи. Исто така можат да разгорат веќе постоечки пламен. Оксидансите се многу реактивни како соединенија. Азотната и

O OXIDISING

E EXPLOSIVE

HIGHLY FLAMMABLE F EXTREMLY FLAMMABLE F+

Преглед на содржинатасулфурната киселина, кои воедно се и јаки корозиви, се силни оксиданси. Реагенси како озонот, перкиселините, хром (VI) оксид и калиум перманганат исто така се силни оксиданси.

4.КОРОЗИВНИ СУПСТАНЦИИ

При ракување со корозивни супстанции секогаш е потребно голема претпазливост. Особено важно е да се внимава истите да не дојдат во допир со кожата бидејќи можат да предизвикаат тешки изгоретини и рани. Секогаш при работа со корозивни реагенси потребно е да се носат заштитни ракавици.

Следниве киселини се особено корозивни: сулфурна, хлороводородна, бромводородна, фосфорна и азотна, некои органски киселини и сулфонски киселина.

Корозивни се и алкалиите како натриум хидроксид, калиум хидроксид и во помала мера натриум карбонатот, амонјак, амониум хидроксид и органските бази како триметиламин и пиролидин.

Фенолот е корозивна органска супстанца која предизвикува сериозни изгоретини а истовремено е токсичен и брзо се апсорбира преку кожа.

Бромот предизвикува тешки изгоретини на кожата и очите, и при ракување со истиот секогаш се работи во дигестор. Како дополнување на неговата токсичност е и неговата голема густина и испарливост поради кои е скоро невозможно безбедно префрлање од еден во друг лабораториски сад. Тионилхлорид, алуминиум хлорид и др. реагенси кои може да ослободуваат HCl при реакција со вода се исто така корозивни и предизвикуваат сериозна иритација на респираторниот систем.

5.ИРИТАНТИ

Многу органски соединенија ги надразнуваат очите, кожата и респираторниот систем. За да се намали можноста за изложување на реагенсот или неговите пареи, со следните хемикалии секогаш треба да се ракува во дигестор: a-халокарбонилни соединениј како етилбромацетат, изоцијанат, тионил хлорид и киселински хлориди.

Некои органски соедниненија и покрај тоа што се иританти имаат посебен продорен и непријатен мирис: пиридин, фенилоцетна к-на, индол, диметилсулфид, и др. соеднинеија кои содржат сулфур. Ракувањето и со овие соединенија мора да биде исклучиво во дигестор.

6. ШТЕТНИ И ТОКСИЧНИ СУПСТАНЦИИ

Разликата помеѓу штетниот и токсичниот ефект обично е многу мала, но сепак постои. Најголемиот број на органски соединенија може да се опишат како штетни, меѓутоа постојат повеќе фактори кои влијаат на токсичноста па така штетниот ефект на една супстанца често може да премине во токсичен. При тоа, од факторите кои влијаат на токсичноста особено е важна количината, начинот на дејството и внесување и физичките особини (прав, раствор, суспензија, течност итн.) на хемиската супстанца.

Постојат многу хемиски супстанции кои се користат во органската лабораторија и имаат штетен и токсичен ефект, меѓу кои и анилин, бензен, јаглентетрахлорид,

Xi IRRITANT

Xn HARMFUL

T TOXIC

C COROSIVE

Преглед на содржинатадиметилсулфат, хидрогенсулфид, јодометан, соли на жива, метанол, нитробензен, фенол, фенилхидразин, калиум и натриум цијанид итн.

Работата со токсични супстанции секогаш се изведува во дигестор со спуштено предно стакло, за да се исклучи можноста за вдишување на токсичните гасови.

7. ПОТЕНЦИЈАЛНИ КАРЦИНОГЕНИ

(CANCER SUSPECTED AGENTS)

Изложувањето на здрави клетки на влијанието на некои хемиски супстанции (карциногени) може да резултира со нивна трансформација во малигни клетки. Периодот помеѓу времето на изложување и времето на појава на малигно, може да биде и неколку години поради што опасноста не е моментално видлива како во случаите на акутната токсичност.

При ракување со вакви супстанции потребна е највисока претпазливост! Најчесто реагенсите од овој тип се означуваат како cancer supspected agents односно реагенси за кои се сомнева дека предизвикуваат рак (потенцијални карциногени). Поимот се однесува на супстанции за кои е докажано дека се канцерогени кај луѓе или животни, или пак за кои постои сомневање дека се канцерогени меѓутоа истото не е докажано.

Следните соедниненија/групи на соедниненија се потенцијални карциногени: метилјодид, епоксиди, диметил сулфат, формалдехид, бензен, ароматични амини: нафтиламин и бензидин; полинуклеарни ароматични јаглеводороди: бензпирен; сите хидразини: хидразин, фенил хидразин; нитрозамини и азосоединенија, соединенија на хром (VI), хлорирани јаглеводороди како јаглен тетрахлорид, хлороформ и винилхлорид, трихлоретилен; тиоуреа, семикарбазиди итн. Ова е само мал дел од листата на соединенија за кои се знае дека се канцерогени. Сепак треба да се напомене дека канцерогените особини се утврдени како резултат на испитувања изведувани на животни, при што воглвно се користат високи дози и долготрајна (хронична) изложеност на токсичната супстанца. Ризикот од случаен контакт е непознат. При лабораториска работа важно е ракувањето со вакви супстанции да се изведува со заштита и внимание.

Листа на познати и потенцијални карциногени со пристап на податоци поврзани со безбедноста на материјалите (Materila Safety Data Sheets - MSDSs) е достапна на http://ptcl.chem.ox.ac.uk/MSDS/carcinogens.html.

7. ШТЕТНО ПО ОКОЛИНАТА

Супстанциите кои влегуваат во оваа група претставуваат моментална или одложена опасност за животната средина. При работа со вакви супстанции особено треба да се внимава на начинот на нивното исфрлање како отпад.

8. СУПСТАНЦИИ БЕЗ ОЗНАКА

Во текот на работата во органска лабораторија студентот може да се сретне и со супстанции кои на својата амбалажа немаат никакво предупредување ниту знак за опасност. Ваквите супстанции никогаш не треба да се сметаат како сосема сигурни, и треба да се има во предвид правилото дека "СЕКОЈА СУПСТАНЦА Е ОТРОВНА, ЗАВИСИ САМО ОД ДОЗАТА !".

Xi IRRITANT

T+ VERY TOXIC

Xi IRRITANT

ENVIROMENTAL DANGER

Преглед на содржинатаИсто така, треба да се има во предвид дека сите хемикалии без разлика колку и да се

штетни неможат да наштетат доколку не се изложиме на нивното дејство.

II. ЗАШТИТА ОД ОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТА ВО ЛАБОРАТОРИЈА ЗА ОРГАНСКА ХЕМИЈА

1. ОПАСНОСТ ОД ТРУЕЊЕ

Токсичните супстанции можат да навлезат во организмот на неколку начини и тоа со:

инхалација Ова е еден од најчестите начин на внес на токсични супстанции. Пареи, гасови,

аеросоли или прашина од хемикалии може да се ресорбираат преку мукозните мембрани на устата, носот, белите дробови. Притоа отровот може да доаѓа од соседното работно место!!!

ингестија (орално)Најчесто се случува несакајќи и истата може да се избегне доколку не се внесуваат

храна и пијалоци во лабораторија, ако работното место се одржува чисто, се мијат рацете по работа со хемикалии и по напуштање на лабораторијата.

при допир со кожа и очиИ тоа индиректно преку контакт со предмети кои предходно биле во контакт со

хемикалијата или директно преку допир на хемикалијата со кожата. Особено е опасно доколку на кожата веќе постои оштетување. Во очите, хемикалијата може да доспее индиректно преку допирање на окото со нечисти раце или директно кога најчесто поради невнимание истата може да навлезе во окото како течност, прав или пареа.

Најголемиот број органски супстанции се помалку или повеќе отровни, па одтука секогаш е потребно да се познава нивната токсичност. При работа во хемиска лабораторија најчесто може да дојде до труење со гасови и пареи. Во Табела 1 дадени се дозволените концентрации во атмосферата на работниот простор на некои органски соединенија.

Опасноста од труење со гасови и пареи може да се спречи со локална или општа вентилација на работниот простор, работа во дигестор и користење на лични заштитни средства.

1. ОПАСНОСТ ОД ЕКСПЛОЗИИ

Експлозиите можат да се случат како резултат на: - разлика помеѓу притисоците во апаратури, уреди, цевки, и надвор од нив. Најчесто се среќаваат при работа под зголемен притисок или работа под вакуум.- егзотермни реакции каде што брзо се создава зголемен притисок. На овие експлозии влијаат и надворешни фактори како температура, притисок, присуство на катализатори, димензиите на садовите во кои се изведува реакцијата, материјалот од кој се направени итн.- експлозивни реагенси (види предходно)- смеси на органски соединенија кои се експлозивни и тоа на пример смеси на:

перхлорна киселина + алкохол; нитрати + естри; хром(III)оксид / калиум перманганат + глицерин; течен воздух / О2 + органски соединенија и др.

Преглед на содржинатаПри работа со соединенија или смеси кои се експлозивни треба да се работи со што

помалку материјал и по работата работното место да се исчисти, а остатоците од супстанците да се уништат на соодветен начин. Обично секоја експлозија е пропратена со пожар, па затоа потребна е подготвеност веднаш да се реагира. Пожарот кој настанува по експлозијата предизвикува поголеми штети од самата експлозија.

Табела 1.

ОРГАНСКО СОЕДИНЕНИЕ

Максимално дозволени концентрации

Ppm mg/m3

АцеталдехидАцетонАцетофенонАцетилхлоридАкролеинАнилинБензенБензин БензилхлоридБромн-бутанолн-бутилацетатЦијановодородЦиколхексанЦиклохексанолДиоксанЕтилацетоацетатЕтилацетатЕтилалкохолЕтилбромидЕтилетерФормалдехидФозгенХлороформИзопропилалкохолМетилацетатМетилалкохолНитробензенНитроглицеринОцетна киселинаТетрахлоретанТиохлоридТолуенЈагелндисулфидЈаглентетрахлорид

200,0400,020,01,00.15.0

250.01.0

10.00.1

50.0200.0300.050.010.050.050.0

400.01000.0200.0400.0

2.00.1

50.0400.0100.0200.0

1.00.5

10.010.05.0

100.010.010.0

366,0965.0100.0

3.30.2519,032.0

894.05.00.7

154.0965.011.2

1050.0200.0180.0270.0

1464.01914.0890.0

1200.03.00.4

249.0980.0610.0256.0

5.14.7

25.070.025.0

383.032.065.0

2. ОПАСНОСТ ОД ПОЖАР Најчеста причина за пожар во лабораториски услови е загревањето на запаливи

органски растворувачи со отворен пламен. Пожарите можат да настанат и како резултат на краток спој во електричната мрежа или како последица на експлозија.

Малите пожари можат да се изгасат со отстранување на запалениот материјал но предходно е потребно сите пламеници во близина да се изгасат! Доколку пламен се јави во садот во кој се одвива реакција истиот се гаси со затварање на отворот на садот. Доколку станува збор за пожар од поголем размер гасењето на истиот се врши со рачни апарати за гасење на пожар. Запалено масло, органски растворувачи и сите супстанции кои не се раствараат во вода, НЕ МОЖАТ да се гасат со вода, бидејќи на тој начин пламенот може само да се прошири. Доколку запалено масло се гаси со вода ќе настане прскање на маслото што претставува дополнитела опасност за околината. Ако пламенот ја зафати облеката, не смее да се трча и за гасење на оганот се користи мантил или ќебе за гасење пожар.

Преглед на содржинатаОд органските растворувачи најзапаливи се јаглен дисулфидот, кој може да се запали

и при допир на загреано решо или водена бања и диетил етерот, чии пареи се многу тешки и се пали дури и ако има отворен пламен кој е оддалечен и неколку метри од местото каде се работи со него.

Опасноста од пожари може да се намали со добра вентилација на работниот простор и чување на запалливите хемикалии во посебни ормани со вентилација.

III. ЗАШТИТНИ СРЕДСТВА ПРИ РАБОТА ВО ОРГАНСКА ЛАБОРАТОРИЈА

Од средставата кои се користат за лична заштита се употребуваат следните:

- лабораториски мантил чие носење на вежбите по предметите Основи на органска хемија и Биоорганска хемија е ЗАДОЛЖИТЕЛНО. Истиот се користи за заштита на кожата и облеката. Мантили со кратки ракави не се дозволени на вежбите.

- заштитни наочари чие носење на вежбите по предметите Основи на органска хемија и Биоорганска хемија е ЗАДОЛЖИТЕЛНО. Тие мора да се носат постојано, дури и во моменти кога студентот не работи ништо но колегите во неговата околина сеуште ја изведуваат вежбата. Заштитни наочари ги штитат очите од несакано прскање на хемикалии или стаклени лабораториски садови.

- заштитни ракавици кои се користат при работа со корозивни, оксидирачки, отровни, иритирачки и други супстанции. Треба да се напомене дека ракавиците од латекс пропуштаат голем дел од органските растворувачи (види табела) и секогаш не обезбедуваат доволна заштита. Заради тоа секогаш кога органски растворувач или било кој друг реагенс ќе се истури на ракавици истите мора веднаш да се извадат и фрлат.

- заштитна маска која се користи доколку се работи со отрови супстанции, особено кога истите се лесно испарливи или се во гасовите состојба

IV. ПОВРЕДИ И ПРВА ПОМОШ

Сите повреди кои се случуваат при работа во хемиски лаборатории може да се поделат во неколку групи:

Преглед на содржината1. Механички повреди1. Термички повреди2. Повреди од хемиски супстанции3. Труења4. Повреди од електрични удар

1. Механичките повреди најчесто настануваат при ракување со стаклени предмети и се манифестираат во облик на посекотини пратени со надворешно крварење. Капиларното крварење престанува само по себе (спонтана хемостаза) или пак по вештачки пат со локална компресија или со средства кои ќе ја забрзаат коагулацијата на крвта. Посекотината треба да се измие со јак млаз на вода и да се покрие со завој или фластер. Местото околку раната може да се исчисти со јодна тинктура или алкохол. При поголеми исекотини (силно венско или артериско крварење) се подврзува местото над раната (5-10 cm) со завој или гумено црево и на повредениот итно му се обезбедува лекарска помош.

2. Термичките повреди (изгоретини) можат да настанат од пламен, врела вода, врело масло, вриечки раствори, загреано стакло и други врели предмети. Кај помали изгоретини (прв степен) местото се лади под млаз вода. Местото може да се третира со облоги од Ac. borici а појавата на пликови може да се спречи со облоги од раствор на NaCl или NaHCO3. Кај потешки опекотини (трет или четврт степен) на повредениот итно му се обезбедува медицинска помош.

3. Повредите од хемиските супстанции можат да бидат:

a. Повреди од концентрирани киселини (H2SO4, HNO3, HCl, HF, CH3COOH) на кожата, при што повреденото место треба да се измива под млаз вода (10 min) за да се одстрани киселината од местото на подвредата. Потоа местото може да се измие со 5% раствор на NaHCO3 и потоа пак со вода. Сепак, основно е добро измивање на повреденото место со вода. Од неорганските киселини најопасна е концентрираната азотна киселина која прво ја пожолтува кожата а потоа создава рани кои тешко се лекуваат.

b. Повреди од концентрирани бази (KOH, NaOH) на кожата, при што таа станува мазна и слузава, а потоа се создаваат длабоки рани кои тешко се лекуваат. Слично делуваат и цврстите бази. Амонјакот помалку делува на кожата, но е опасен ако допре до очите. Особено опасни се повредите кои настануваат при голтање на концентрирана база.При повреда на кожата раната се испира со големо количество на вода, а потоа може местото да се измие со 1% раствор на оцетна киселина и повторно со голема количина на вода.

c. Органски супстанции на кожа – кожата се измива алкохол и потоа се мие со сапун и топла вода. Се премачкува со неутрално масло само ако местото е силно надразнето.Во случај кога незнаеме точно која хемиска супстанци дошла во допир со кожата (прскање на смеса) секогаш местото мора убаво да се измие под млаз вода. Треба да се знае и дека допирот со база не предизвикува болка или иритација во моментот, но сериозни оштетувања на ткивото (особено на очите) можат да се јават доколку местото не се промива со вода.

d. Повреди на очите - Окото се држи отворено и се испира со голема количина на проточна вода најмалку 10 минути (со специјалното шише од сетот за прва

Преглед на содржинатапомош при повреди на очи или преку чешменска фонтана). Контактни леки не треба да се носат во органска лаботраторија бидејки хемикалиите по капиларен пат може да поминат под леката и на тој начин повеќе да го оштетат окото. За секоја повреда на окото, без разлика колку е мала, потребно е да се извести асистентот и да се побара медицинска помош.

3. Труења. Ако работното место се одржува уредно и чисто, труењата со течни и цврсти супстанции може да се избегнат. Во органската лабораторија труењата со гасови се најчести, и истите може да се сведат на минимум доколку експериментите во кои се користат токсични супстанции се изведуваат во дигестор, а лабораторијата добро се проветрува.

При труења со гасови, затруениот е потребно веднаш да се изнесе на свеж воздух. Труење може да настанат при ослободување на гасови како SO, H2S, азотни оксиди, СО2 и амонјак за кои е карактеристично што предизвикуваат силна кашлица. Хлорот и бромот се многу отровни и при мали концентрации. Кај труење со органски растворувачи како јаглеводороди, халоген водороди, алкохоли, етери и естри, затруениот се изнесува на свеж воздух. HCN како гас се ослободува при дејство на јаки киселини на цијаниди и во случај на труење потребна е итна медицинска помош.

4. Повреди од електрични удари. Кај повреди од овој вид доаѓа до застој на дишните органи и срцето. При тоа потребно е најпрвин да се исклучи струјата и повредениот да се ослободи од контак со истата. Потребна е итна медицинска помош.

ОСВЕН ОСНОВНИТЕ МЕРКИ ЗА СПРАВУВАЊЕ СО ПОВРЕДАТА (ИЗМИВАЊЕ СО МЛАЗ ВОДА ПРИ ИЗГОРЕТИНИ И ДОПИР СО ХЕМИКАЛИИ, ИЗЛЕГУВАЊЕ НА ЧИСТ ВОЗДУХ ИТН.) СТУДЕНТОТ САМ НЕТРЕБА ДА ПРЕВЗЕМА НИКАКВИ ДРУГИ МЕРКИ !!!

ЗА СЕКОЈА ПОВРЕДА ШТО ЌЕ СЕ СЛУЧИ НА ВЕЖБИТЕ СТУДЕНТОТ Е ДОЛЖЕН ДА ГО ИЗВЕСТИ АСИСТЕНТОТ !!!

V. ХЕМИСКИ ОТПАД

При експерименталната работа во органската лабораторија, растворите и растворувачите кои остануваат и се непотребни понатаму во експериментот НИКОГАШ не се фрлаат директно во мијалник. Постојат одредени правила за ракување со хемискиот отпад.

1. Раствори на концентрирани КИСЕЛИНИ како хлороводородна, сулфурна, азотна или концентрирани БАЗИ како натриум или калиум хидроксид прво се НЕУТРАЛИЗИРААТ, се разредуваат со големо количество вода па потоа се испуштаат низ мијалник заедно со голем млаз на вода од чешма (НЕУТРАЛИЗИРАЈ ® РАЗРЕДИ ® ИСФРЛИ)

2. ОРГАНСКИ РАСТВОРУВАЧИ НИКОГАШ не се исфрлаат во мијалник туку се собираат во соодветно обележан сад. Истурање на запаливи растворувачи во мијалник може да резултира со нивно собирање во одводните цевки и спонтано запалување, експлозија или пожар.

Преглед на содржината3. РАСТВОРИ НА ОКСИДАНСИ (KMnO4, K2Cr2O7, AgNO3) се фрлаат во соодветно

обележани садови.

4. Нереактивен и нетоксичен ЦВРСТ ОТПАД се третира како обичен отпад и се фрла во канта за отпад, никако во мијалник.

Корисни link-ови:

MSDS (Material Safety Data Sheets): Во MSDS се содржани потребните информации за справување и работа со дадена супстанца. Тука се содржат и информации за нејзините физичките константи, реактивност, начин на чување, исфрлање, потребната заштита, постапки при истекување или истурање како и токсичноста, ефектот врз здравјето и прва помош.

MSDS за сите супстанции кои се користат на вежбите може да се пронајдат на http :// msds . chem . ox . ac . uk /

Значењето на R- и С- фразите може да се најде на http :// msds . chem . ox . ac . uk / risk _ phrases . html (за R- фрази) и http :// msds . chem . ox . ac . uk / safety _ phrases . html (за S- фрази)

ЛАБОРАТОРИСКИ ПРАВИЛА

Пред започнување со експерименталната работа...1. Да се проучат соодветните поглавја во постоечките учебници и практикуми како и

прибелешките од предавањата кои се однесуваат на проблематиката на експериментот кој ќе се работи;

2. Да се обмисли целата изведба на експериментот, да се знае апаратурата која ќе се користи, да се напишат хемиските реакции кои се однесуваат на експериментот;

3. Да се забележат супстанциите потребни за изведување на експериментот, нивните количини (g / mL / mmol) и својства (реактивност, токсичност, експлозивност, запаливост итн.);

4. Да се одбере приборот за изведување на експериментот, соодветно на количините на супстанциите кои ќе се користат.

Само добро подготвен студент ќе може успешно да ја заврши својата лабораториска задача и максимално да го искористи времето во лабораторија кое е наменето ИСКЛУЧИВО за вежбите по Органска хемија.

За време на експериментот...1. Неопходно е придржување кон сите мерки за претпазливост:

- внимателно ракување со запалливи, екслозивни и корозивни супстанции,

ВАЖНО!!!Со цел да се провери подготвеноста на студентите за лабораторискиот час, пред почеток на експерименталната работа, студентите ќе бидат тестирани (писмено или усмено) за подготвеност. Доколку студентот покаже комплетно непознавање на проблематиката на експериментот, на истиот нема да му биде дозволено да присуствува на вежбите.

http://msds.chem.ox.ac.uk/safety_phrases.html

http://msds.chem.ox.ac.uk/risk_phrases.html

http://msds.chem.ox.ac.uk/

Преглед на содржината- работа во дигестор со испарливите токсични супстанции;- внимателно ракување со апаратури под зголемен притисок и вакуум; - задолжително носење на заштитен мантил и заштитни лабораториски очила, а по

потреба и заштитни ракавици;- доколку студентот има долга коса, таа треба да биде собрана/врзана

2. Доколку во текот на работата се истури течност или цврста супстанца на работното место или на подот истите треба веднаш да се одстранат/исчистат;

3. Доколку во тек на изработка на вежбата се користи било кое грејно тело, работното место НЕ СМЕЕ да се напушти !!!

4. Сите забелешки во текот на експерименталната работа се внесуваат во лабораторискиот дневник (тетратка) која ќе се користи ИСКЛУЧИВО за лабораториските вежби по органска хемија.

По завршување со експерименталната работа ...1. Работното место треба да се остави уредно и чисто;2. Користената стакларија да се измие и да се постави на работното место3. Одстранувањето на отпадоците треба да е соодветно на нивната агрегатна состојба и

хемиска природа;4. Пред напуштање на лабораторијата секогаш треба да се провери дали сите користетни

електрични уреди се исклучени и чешмите затворени. Особено треба да се внимава на вентилите на плинските боци кои доколку се остават отворени може да предизвикаат експлозии.

ВО ЛАБОРАТОРИЈАТА ЗА ОРГАНСКАТА ХЕМИЈА БЕЗБЕДНОСТА Е ПРИОРИТЕТНА, ЗАТОА:

1. НОСЕЊЕТО НА ЛАБОРАТОРИСКИ МАНТИЛ, ЗАШТИТНИ ОЧИЛА И СОБРАНА/ВРЗАНА КОСА за време на практичната работа е ЗАДОЛЖИТЕЛНО.

2. ХРАНА И ПИЈАЛОЦИ НЕ СЕ ДОЗВОЛЕНИ во органска лабораторија.

3. ЗАБРАНЕТО Е ПИПЕТИРАЊЕ СО УСТА на сите хемикалии

4. ЗАБРАНЕТО Е ДИРЕКТНО МИРИСАЊЕ на пареи кои се издвојуваат од лабораториски садови или реагенсни шишиња

5. ЗАБРАНЕТА Е РАБОТА СО ОРГАНСКИ РАСТВОРУВАЧИ НАДВОР ОД ДИГЕСТОР

6. Доколку не е поинаку пропишано експериментите секогаш се изведуваат во ДИГЕСТОР

7. ЗАБРАНЕТО Е КОРИСТЕЊЕ НА БИЛО КАКВИ ГРЕЈНИ ТЕЛА ИЛИ УРЕДИ ШТО ПРЕДИЗВИКУВААТ ПЛАМЕН ИЛИ ИСКРИ без дозвола и знаење на асистентот

8. Пред започнување со експериментална работа, студентот е должен да се запознае со ТОКСИЧНОСТА, ЗАПАЛИВОСТА, ЕКСПЛОЗИВНОСТА НА СУПСТАНЦИИТЕ кои ќе ги користи во експериментот како и НАЧИНОТ НА ИЗВЕДБА на експериментот.

Преглед на содржината9. Во текот на експерименталната работата и по завршување на експериментот

ЗАДОЛЖИТЕЛНО Е ОДРЖУВАЊЕ НА ЧИСТА РАБОТНА ПОВРШИНА И ЛАБОРАТОРИСКА ОПРЕМА.

10. НИКОГАШ не се изведува експеримент без дозвола и знаење на асистентот.

11. Експериментот секогаш СЕ ИЗВЕДУВА ПО ПРОПИСОТ и инструкциите дадени од асистентот.

СЕКОЈ СТУДЕНТ Е ДОЛЖЕН И ОДГОВОРЕН ДА ГИ ПОЧИТУВА И ПРИМЕНУВА И БЕЗБЕДНОСНИТЕ ПРАВИЛА ПОСТАВЕНИ ОД КАТЕДРАТА ЗА ОРГАНСКА ХЕМИЈА

Потпис на студент кој ги прочитал и се согласува со лабораториските правила на Катедрата

Дата __________.20_____год.Асистент

Вежба бр. Безбедност во лабораторијата за органска хемија

Студент Бр. на индекс гр.

Внеси ја кратенката за симболот за опасност, неговото значење и наведи неколку соединенија кои го имаат соодветниот симбол

Кратенка за симболот ЗНАЧЕЊЕ НА СИМБОЛОТ Пр.за соединенија


Што означува секоја од R/S фразите

R36 R 26R23/25S3S36S3/7 За следните соединенија да се запишат хемиската формула, молекуларната маса, физичките константи ( Тт/Тв, густина) и симболите за опасност:

соединение формула Мм Тт Тв Симбол за опасност

Оцетна к-на

Анилин

Толуен

Нитробензен

Бензоева к-на

Бензалдехид

Етилацетат

Ацетон

ФормалдехидАнхидрид на оцетна к-на

Етилбромид

Фенол

Ацетилхлорид

Како се постапува доколу на кожа се истури:

1. концентриран р-р на киселина

2. концентриран р-р на база


3. органски р-рувач

Внеси како се постапува со хемискиот отпад на крајот од експериментот:

отпад постапка

Конц. к-на

Конц. база

Органски р-рувач

Оксиданси

Цврст отпад

Запиши го името на лабораторискиот прибор и запиши во кои постапки би се користел истиот


Изработил

Проверил: Освоени поени

ОСНОВНИ ЛАБОРАТОРИСКИ МЕТОДИ ЗА ИЗОЛИРАЊЕ НА И ПРЕЧИСТУВАЊЕ НА ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈА


ПРЕКРИСТАЛИЗАЦИЈА

Прекристализацијата е лабораториска техника која во органската лабораторија се користи за пречистување на цврсти супстанции кои содржат релативно мали количини на онечистувања. Принципот на разделување е различна растворливост на главната супстанца и онечистувњата во растворувачот кој се користи за прекристализација.

Вовед _

При работа во органска лабораторија често можат да се сретнат смеси од различни супстанции. Така, при синтези, заедно со синтетизираното соединение во реакционата смеса присутни се и споредни продукти, катализатори, вишок на неизреагирани реактанти итн. Кога се изолира супстанца од природен биолошки материјал, истата најчесто се јавува во многу комплексна смеса со други супстанции. Затоа се користат серија на стандардни методи за разделување меѓу кои и прекристализација.

При прекристализацијата, смеса од цврсти супстанции може да се раздели на нејзините составни компоненти врз основа на различните растворливости на компонентите во ист растворувач. На пример, ако едната од компонентите во смесата е многу растворлива во вода а остантатите не се, раздвојувањето може да се изведе наједноставно со растворање во растворувач-вода и обична гравитациска филтрација на нерастворливите компоненти.

Многу често компонентите во една органска смеса може да имаат слична растворливост во растворувачот за прекристализација. Во овој случај може да се користи повеќе од еден растворувач (смеса од растворувачи) или пак многу често поради малата количина на некоја од компонентите (присутна како онечистување) прекристализацијата е успешна и со користење на само еден растворувач.

Основни принципи _

"Промена во растворливост"

Генерално, растворливоста на цврстите соединенија во даден растворувач се зголемува со зголемување на температурата.

Растворливоста на супстанциите на различна температура може да се прикаже преку криви на растворливост каде графички е претставена максималната растворливост наспроти температурата (График 1).


Од графикот може да се заклучи дека: на 100 °С (температура на вриење на водата) во 100 mL вода може да се растворат 7.5

g на салицилна к-на (а) (р-рливоста на 100 °С е 7.5 g /100 mL) на 20 °С (собна темпертаура) само 0.25 g на салицилна к-на може да се растворат во

100 mL вода (б) (р-рливоста на 20 °С е 0.25 g /100 mL)

Доколку ни е позната растворливоста на собна температура (20-25 °С) може да заклучиме колкав дел од супстанцата ќе се добие по прекристализацијата.

Пример:Претпостави дека си направил заситен растворр на 100 °С, со растворање на 7.5 g

салицилна киселина во 100 mL вода. Што ќе се случи со истиот ако го оладиш на 20 °С?Стратегија: На 20 °С само 0.25 g можат да се растворат (7.5 g - 0.25 g = 7.25 g)Одговор: 7.25 g остануваат нерастворени и истите ќе кристализираат.

Знаејки ја растворливоста на супстанцата на температура на вриење на растворувачот може да се пресмета волуменот на растворувач потребна за прекристализација.

Пример:Колку растворувач (вода) е потребно за прекристализација на 6 g на салицилна

киселина?Стратегија: Бидејки е потребно да се добие заситен топол раствор на супстанцата се

користи растворливоста на 100 °С од каде за растворање на 7.5 g потребни се 100 mL вода.

7,5 g → 100 mL6,0 g → X

6,0 g • 100 mL = 7,5 g • X

X = 80 mL

Одговор: За 6 g ќе бидат потребни 80 mL вода за да се изведе прекристализацијата.

Селективност и брзина на формирање на кристалиКристализацијата е многу селективен процес. При формирањето на кристална

решетка во истата најдобро се вклопуваат молекулите на соединението кое прекристализира ( ). Од тука молекулите на онечистувањата ( ) остануваат надвор од формираните кристалите. Брзината со која се формираат кристалите при прекристализација е особено важна (Слика1 и Слика 2).

температура

График 1. Крива на растворливост на салицилна киселина во вода

количина растворена во 100ml


Слика 1. Процес на прекристализација (споро ладење на матичниот раствор)На Сликата 1 е прикажан процес на прекристализација. Во овој случај топлиот

раствор на супстанцата која прекристализира се лади споро. Онечистувањата може да се најдат помеѓу формираните кристали меѓутоа во присуство на молекули со попогоден геометриски облик (молекули на супстанцата кој се прекристализира) истите се истиснуваат. На тој начин се формира кристалната решетка и се создаваат чисти и поголеми кристали на прекристализираната супстанца.

Брзото ладење а со тоа и брзото формирање на кристали (Слика 2) резултира со создавање на мали кристали кои можат да ги адсорбираат онечистувањата на нивната површина. Исто така онечистувања можат да се најдат заробени и во кристалната решетка на прекристализираното соединението.

Слика 2. Процес на прекристализација (брзо ладење на матичниот раствор)

Идеален растворувачЗа успешно изведување на прекристализацијата од особено значење е изборот на

растворувач или смеса од растворувачи. Теоријата за растворлиост едноставно може да се претстави преку фразата "слично во слично се раствора" т.е. супстанциите најчесто се растворливи во растворувачи со слична или иста поларност/структура (Табела 1).

Табела 1. Класи на соединенија и соодветни растворувачи за прекристализацијаКласи на соединенија поларност Растворувач

Јаглеводороди Хидрофобни,липофилни, неполарни Пентан, хексан, циклохексан, петролетер, толуен

Етери диетилетерХалиди Дихлорометан, хлороформ

Карбонили Етилацетат, ацетонАлкохоли, киселини Етанол, метанол

Органски соли Хидрофилни, силно поларни Вода

Растворувачот за пректристализација не смее да реагира со супстанцата која се пречистува и потребно е да има добар коефициент на растворливост т.е на собна температура малку или воопшто да не ја раствора супстанцата, а добро да ја раствора на повисока температура. Идеалниот растворувач потребно е да е лесно испралив, односно

tem

pera

tura

tem

pera

tura

Преглед на содржинаталесно да се одстранува од кристалите; да има Тв пониска од Тт на соединението кое се прекристализира; да има што помала токсичност како и да не е запалив.

МЕТОД НА ПРЕКРИСТАЛИЗАЦИЈА СО ЕДЕН РАСТВОРУВАЧ

Во овој метод за прекристализација се избира еден растворувач кој по карактеристики е најблиску до идеален растворувач за даденото соединение. Основен принцип кој овој растворувач треба да го задоволи е да не ја раствора супстанцата на собна температура, а добро да ја раствора на повисоки температури. Изборот на соодветен растворувач се изведува експериментално преку изведување на прелиминарни тестови на растворливост.

Понатаму постапката на прекристализација се изведува во пет основни фази:

Растворање Топло филтрирање Кристализирање Вакуум филтрирање Сушење

1. Растворање - топол заситен растворСе користи минимална количина на топол растворувач за да се раствори супстанцата

за прекристализација. Растворањето се одвива со постојано загревање, меѓутоа се внимава количината на растворувач да не се намали поради испарување.

2. Филтрирање (топло)-одстранување на нерастворливи и обоени онечистувањаДоколку топлиот раствор содржи нерастворливи онечистување, стакло или прашина

задолжително се изведува топло гравитациско филтрирање на смесата, односно целото филтрирање се изведува на топло и сите лабораториски садови кои се користат (елренмаер, инка) мора да се загреани. Доколку растворот е силно обоен истиот може да се обезбои користејки активен јаглен. Активниот јаглен никогаш не се додава на раствор кој врие бидејки може да предизвика силно пенење и претекување на содржината од садот.

3. Кристализирање – формирање на кристали на главната супстанцаВо овој чекор, топлиот концнетриран раствор на супстанцата се лади најпрвин до

собна температура. Откако растворот ке се олади до собна температура, доколку е потребно може да се лади на температура одоколу 0 °С или пониско (во зависност од Тт на растворувачот.

Доколку и по ладење на матичниот раствор не се видливи кристали, потребно е процесот на кристализирање да се иницира. Ова се изведува преку гребење на ѕидовите на садот со стаклена прачка при што се смета дека се одвојуваат микро фрагменти од стаклото кои претставуваат јадра околку кои се нафакаат кристали од супстанцата која ја прекристализираме. Друг начин да се иницира кристализацијата е со т.н. ’сеење’, кога на матичниот раствор се додаваат неколку чисти кристали од супстанцата која се прекристализира кои претставуаат јадро околу кое се нафакаат останатите кристали.

4. Вакуум филтрирање – издвојување на кристали на главната супстанцаДобиените кристали се издвојуваат со помош на вакуум филтрирање преку Buchner-

ова инка. На крајот се измиваат со што е можно помала количина на ладен растворувач. (Внимателно! Секое измивање се раствора и дел од супстанцата!)


5. СушењеПо филтрирањето кристалите се сушат до константна маса. Доколку супстанцата не е

хидроскопна и растворувачот е лесно испарлив (има ниска Тв), кристалите се оставаат да се сушат на воздух.

МЕТОД НА ПРЕКРИСТАЛИЗАЦИЈА СО ДВА РАСТВОРУВАЧИ

Во случаи кога не постои еден растворувач кој ги поседува сите карактеристики на погоден растворувач за да се изведе прекристализација се користи смеса од два растворувачи.

Идеален пар на растворувачи представува комбинација на растворувач кој добро ја раствора супстанцата дури и на собна температура и растворувач кој не ја раствора супстанцата ниту на повисоки температури.

Исто така растворувачите кои се користат мора да се мешаат во сите односи еден со друг и препорачливо е истите да имаат блиски точки на вриење.

Иако сами по себе не се добри растворувачи за прекристализација, нивната смеса се однесува како погоден растворувач на високи температури и слаб растворувач на ниски температури.

Со цел да се најде погодна комбинација на растворувачи потребно е да се направат тестови на растворливост за дадената супстанца.

По избор на пар од растворувачи постапката на прекристализација се изведува во следнива фази:

1. Растворање на супстанцата во ПОГОДЕН растворувачСупстанцата која се прекристализира се раствара во минимална количина на топол растворувач кој добро ја раствора истата.

2. Топло филтрирање (доколку е потребна)Доколку се видливи нерастворливи онечистувања се изведува топло гравитациско филтрирање. На обоените раствори им се додава активен јаглен во оваа фаза. Потоа и тој се филтрира.

3. Додавање на растворувач кој СЛАБО ја раствора супстанцата (до создавање на топол концентриран раствор)

Топлиот растворувач кој слабо ја раствора супстанцата се додава постепено, со промешување, до моментот кога ќе се појави слабо заматување. Овој раствор понатаму се остава да кристализира односно со него се постапува исто како и кај методот во кој се користи еден растворувач :

4. Кристализирање5. Филтрирање на вакуум 6. Сушење на кристали

За вежбата...

1. Избор на растворувач и тестови на растворливостПотребно е да се избере најпогоден растворувач за прекристализација на бензоева

киселина (хексан, етанол, вода). Пред да се започне со испитување на растворливоста, потребно е да се најдат и

запишат структурите на наведените растворувачи и супстанцата за прекристализација, нивните Мм, Тв, густини и симболите за опасност. Од овие податоци треба да се заклучи

Преглед на содржинатадали растворувачот ги задоволува некои основните критериуми (со исклучок на растворливоста).

За испитување на растворливоста на бензоева киселина во различни растворувачи (хексан, етанол, вода) се користат три епрувети. Во секоја се става приближно 10-20 mg на бензоева к-на (на врв на лажичка). Понатаму се додава по 1 mL од растворувачите кои се тестираат. Ако бензоевата к-на се раствора (по мешање) се означува дека истата е растворлива (++) или доколку не се раствора се означува како нерастворлива (-). Ако се забележи дека еден дел од супстанцата е растворен се додаваат уште 10-тина капки (0.5 mL) растворувач. Доколку бензоевата се раствори се запишува дека е растворлива (++), а ако сеуште еден дел не е растворен се запишува дека е делумно растворлива (+).Понатаму се испитува растворливоста на повисоки температури. Пробите се загреваат на водена бања (до Тв на растворувачот). Во зависност од она што ќе се забележи се означува дали бензоевата к-на во дадениот растворувач е растворлива (++), слабо растворлива (+) или нерастворлива (-).По тестирање на растворливоста потребно е да се заклучи кои од растворувачите е најпогоден за изведување на прекристализација.

2. Изведување на прекристализацијаВрз основа на растворливоста на бензоева к-на во избраниот растворувач пресметај ја количина на растворувач потребна за изведување на прекристализација на 2 g бензоева к-на.

Понатаму следат фазите во прекристализација и тоа: растворање

Се изведува во ерленмаер со големина соодветна на количината на растворувач која ќе се користи. Одкога ќе се загрее растворувачот се додава бензоевата к-на. Смесата се меша повремено, до целосно растворање. Доколку бензоевата к-на не е комплетно растворена може да се доде мала количина (неколку mL) на топол растворувач. Притоа треба да се внимава бидејки премногу растворувач ќе го намали приносот на постапката.

топла гравитацискo филтрирањеПостапката треба да се изведе брзо и ефикасно при што стаклениот прибор кој се

користи треба да е топол. ладење

Матичниот раствор постепено се лади до собна температура, а потоа под чешма или во мраз

вакуум филтрирањеСе вклучува вакуумот и смесата со кристалите се префрлаат во Бихнеровата инка со

промешување и се промиваат со минимум количина на ладен растворувач. Треба да се внимава бидејки при секое промивање со голема количина на растворувач се губи и дел од кристалите на бензоевата киселина.

сушењеСо цел да се добијат суви кристали се остава вакуумот да делува подолго (1-2 min).

Сувите кристали на бензоева к-на се вагаат и се пресметува приносот при прекристализацијата. ( % = маса на бензоева по прекристализација/маса на бензоева по прекристализација х 100).


Вежба бр. Прекристализација

Студент Бр. на индекс гр. I Избор на растворувач - Тестови на растворливост

РАСТВОРУВАЧВОДА ЕТАНОЛ ХЕКСАН

Собна Т Топол Собна Т Топол Собна Т Топол

БЕНЗОЕВА КИСЕЛИНА

р-рливост (g/L)

++ растворливо; + слабо растворливо; - нерастворливо

Најдобар растворувач за изведување на прекристализација е ______________________

соединение Хем. формула Мм Тт Тв Симбол за опасност

Бензоева к-на

Етанол

Хексан

II Изведување на прекристализација

Бензоева киселина= ________g ; Растворувач___________mL(Врз основа на растворливоста на бензоева к-на пресметај ја количината на растворувач потребна за прекристализација).

Опиши ја постапката на прекристализација:

Преглед на содржината3. Резултати

mpred = ________g принос % = mpo / mpred x 100

mpo =_________g принос % =

4. Заклучок

Прашања: Врз основа на растворливостите дадени во табелата избери најдобар растворувач или пар на растворувачи за прекристализација за соединенијата А, Б и В. Водата и етанолот не се мешаат со хексан и водата не се меша со толуен.

Вода Етанол Толуен Хексан Ладен Топол Ладен Топол Ладен Топол Ладен Топол

А - + - ++ ++ ++ + +Б ++ ++ ++ ++ ++ ++ - -В - - - - + ++ ++ ++

Соединение А:

Соединение Б:

Соединение В:

Растворливоста на соединението Х во етанол е 0.8g/100ml на 0°С и 5g/100ml на 78°С.

Преглед на содржината1. Која е минималната количина на етанол потребна за да се изврши

прекристализација на 12 g соединение Х?


_____________ mL

2. Колкав е приносот на Х кој може да се добие по изведување на прекристализација без губитоци (теоретски)?

_____________ g

3. Колку (g) од Х ќе се изгуби при прекристализација (теоретски)?4.

_____________ g

Изработил Проверил: Освоени поени

ЕКСТРАКЦИЈА

Терминот екстракција подразбира ‘извлекување’ на супстанца и тоа најчесто од една течна или цврста фаза во друга течна фаза, врз основа на нејзината различна растворливост во истите. При екстракција течните фази најчесто ги сочинуваат 1. вода или воден раствор и 2. органски растворувач а лабораториската техниката е позната како течно-течна екстракција или само екстракција.

Преглед на содржинатаЕкстракција, во органската лабораторија, најчесто се користи за разделување и/или

пречистување на органски соединенија. Често се користи за разделување на кисели или базни органски соединенија во смеша и тоа преку нивна екстракција со разреден воден раствор на неорганска база или киселина. Бидејќи овој тип на екстракција се заснова на киселинско-базна хемиска реакција, техниката е наречена хемиски активна екстракција.

ВОДЕНО-ОРГАНСКА ЕКСТРАКЦИЈАКога едно органско соединение А ќе се стави во одделителна инка во која има две

течности кои не се мешаат како на пр. вода и дихлорoметан, соединението А ќе се раствори и во водата и во дихлорметанот (под претпоставка дека А не реагира со ниеден од двата растворувачи). Можеме да кажеме дека соединението А се распределува т.е. дистрибуира помеѓу двете течности, а точната количина на А во секој од двата растворувачи ќе зависи од неговата релативна растворливост во истите.

Односот на концентрациите на А во секоја од фазите се вика распределбен (партиционен) коефициент или коефициент на дистрибуција, кој при константна температура за дадена супстанца претставува константа и се дефинира како: концентрација на (А) во органски р-рувач К = концентрација на (А) во Н2О

Ако предходното грубо се апроксимира претставува однос на растворливости на А во дихлорметан и вода (измерени засебно):

растворливост на (А) во CH2Cl2

К ~ растворливост на (А) во Н2О

Доколку претпоставиме дека растворливоста на А во дихлорометан е 35 g / 100 mL а растворливоста во вода е 5 g / 100 mL (на константа температура) партициониот коефициент К може приближно да се претстави на следниот начин:

35 g/100 mLК= = 7

5 g/100 mL

Од тука, ако ја знаеме вредноста за партициониот коефициент за определен систем, можеме да пресметаме која количина од соединението А може да се екстрахира од

H2OH2O

CH2Cl2CH2Cl2

Преглед на содржинатаводениот раствор во органскиот растворувач (дихлорометан).

ПримерДа претпоставиме дека имаме 100 mL вода во која се растворени 5 g на А и истите ги

екстрахираме со 100 mL на дихлорметан. Колку од А ќе се екстрахира во дихлорметанот ако К=7.

СтратегијаАко количината на А која ќе се екстрахира во дихлорметанот ја обележиме со Х g,

количината која ќе остане во водениот слој ќе биде еднаква на 5-Х g, односно:

X g/100 mL 7 = X = 4.375 g

(5-X) g/100 mL

ОдговорОдтука, можеме да заклучиме дека користејќи 100 mL дихлорометан можеме да

екстрахираме 4.375 g на А од 100 mL вода во која првично се растворени 5 g на соединение А. 0.625 g остануваат во водата. Кај оваа екстракција ефикасноста е 87.5% т.е. 87.5% од А се екстрахирани од водата во дихлорометанот.

Подобра екстракција, без користење на поголема количина на органски растворувач може да се постигне со намалување на количината на користен растворувач на сметка на зголемување на бројот на екстракции. Односно, 2 или 3 екстракции со помала количина на растворувач се поефикасни од една со поголема количина на рстворувач.

Така, ако количината од 100 mL на дихлорометан од предходниот пример се подели во два дела од 50 mL и со истите се изврши ектракција (два пати) ќе се добие дека првата екстракција дава 3.89 g А, оставајќи 1.11g во водата, додека втората екстракција 0.863 g на А во дихлорометан. Вкупно 4.753 g или 95% од А е екстрахиран во дихлорометанскиот слој поради што и екстракцијата е поуспешна.

Согласно со теоријата на екстракција поефикасно е да се изведат 2 екстракции со половина количина, отколку една со целата количина на растворувач. Колку е поголем бројот на екстракции, со помала количина на растворувач, поголема е ефикасноста.

Ако соединението е порастворливо во вода отколку во некој органски растворувач, партициониот коефициент е помал од 1 и многу мала количина ќе може да се екстрахира. Сепак партициониот коефициент на едно органско соединение може, во извесна мера да се смени (зголеми), со додавање на неорганска сол (на пр. NaCl) во водената фаза. Притоа органското соединение кое се екстрахира ќе биде помалку растворливо во раствор на NaCl отколку во „чиста“ вода, поради што партициониот коефициент ќе се зголеми и екстракцијата во органскиот растворувач ќе биде поефикасна. Оваа техника е позната како исолување и во пракса често се користи бидејки значително ја подобрува екстракцијата на органските супстаннции кои се порастворливи во вода.

Понекогаш, одредени органски соединенија неможат ефикасно да се екстрахираат од водени раствори, дури и по исолување. Во вакви случаи се користи апаратура за континуирана екстракција (како замена за одделителна инка) кај која растворувачот континуирано циркулира низ водената фаза, при што при секое поминување екстрахира одредена мала количинна на супстанца. Постојат два основни типа на апаратури, и тоа за растворувачи кои се полесни од вода и за растворувачи кои се потешки од вода. Кај

Преглед на содржинатаконтинуираната екстракција растворувачот постојано се рециклира. Оваа екстркација трае подолго (неколку часа).

ИЗБОР НА ПОГОДЕН РАСТВОРУВАЧ ЗА ЕКСТРАКЦИЈАВо течно-течната екстракцијата водата скоро секогаш е еден од од растворувачите,

додека изборот на органски растворувачи е доста голем. Органскиот растворувач кој се користи за екстракција потребно е:

добро да ја раствора супстанцата да не се меша со вода да има различнна густина од водата да е хемиски стабилен да е лесно испарлив за да може лесно да се отстрани од органското соединение да е нетоксичен и незапаллив.

Растворувачите за екстракција можат да се поделат на:

полесни од вода (растворувачи со помала густина од водата) - тука влегуваат диетилетерот, етилацетатот, јаглеводороди (хексан, толуен) и др.

потешки од вода (растворувачи со поголема густина од водата) - тука влегуват разни хлорирани растворувачи како хлороформ, дихлорометан (незапалив). Сепак овие хлорирани растворувачи имаат поголема тенденција да формираат емулзии отколку нехлорираните.

КИСЕЛИНСКО-БАЗНА ЕКСТРАКЦИЈАХемиски активната екстракција се користи за пречистување/разделување на

органските супстанции преку одвојување на кисели, базни и неутрални компоненти. Најголемиот број на органски соединенија се пор-рливи во органски р-рувач (К > 4) сепак на некои р-рливоста може да им се промени доколку припаѓаат на различни р-рливи класи.

Доколку главната супстанца има различно рКа (киселот/базност) од споредни супстанции/онечистувања истата може да раздвои со помош на екстракција токму врз основа на ова својство. Во табелата е даден општ приказ на растворливоста на различни типови на органски соединенија.

Табела 1. Општи правила на растворливост на органските соединенија

ТИП НА СОЕДИНЕНИЕ ОРГАНСКИ Р-РУВАЧ ВОДА КИСЕЛ ВОДЕН Р-Р БАЗЕН ВОДЕН Р-Р

сол - + / /неутрално + - - -киселина + - - +

база + - + -

Силните органски киселини (пр. главно карбоксилни и сулфонски) при реакција со неоргански бази (натриум бикарбонат/натриум хидроксид) лесно преминуваат во соли (натриумови) на соодветните киселини и истите се растворливи во вода.Послабите органски киселини (пр. феноли) преминуваат во соодветни соли (Na-ови)растворливи во вода, само при реакција со јака база како на пр. NaOH.

Преглед на содржината Спортивно на киселините, органските бази како на пр. амините при реакција со

силни неоргански киселини (пр. HCl) преминуваат во хидрохлоридни соли растворливи во вода.

Неутралните органски соединенија не реагираат ниту со раствори на киселини ниту со раствори на бази и главно се растворливи само во органскиот растворувач.

Дијаграм за изолација и пречистување на неутрални, кисели и базни органски соединенија со хемиски активна екстракција

За изолирање на киселото т.е. базното органско соединение кои по екстракцијата со базен т.е. кисел р-р се во форма на соодветна сол, се изведува со закиселување односно алкализирање при што се исталожува органската киселина т.е. база. Неутралното соединение останува во органскиот растворувач и истото може да се добие со упарување на растворувачот.

Внимателно! При реакција на неутрализација се ослободува топлина!

ПРАКТИЧНА ИЗВЕДБА НА ЕКСТРАКЦИЈА

На сликата е представен лабораториски прибор кој се користи за изведување на екстракција. Се состои од одделителна инка, ерленмаер (или чаша), сталак и обрач за држење на одделителната инка.

базни (B:)

кисели (НA)базни (B:)

неутрални (N)органски

растворувач

5% NaOH

5% NaHCO3

хидрохлориди на бази (BH+Cl-)

неутрални (N)

5% HCl

pH~9

кисели (НA)


слабо кисели (НA)


конц. воден раствор на NaHCO3

pH~1

Na-соли на силни киселини

(Na+A)

Na-соли на слаби

киселини

силно кисели (НA)

конц. воден раствор на HCl

слабо кисели (НA)

pH~5

конц. воден раствор на HCl

органски растворувач




Слика 1. Лабораториски прибор за изведување на екстракција

Пред започнување на екстракцијата потребно е да се провери дали затворувачот и вентилот на одделителната инка добро затвораат. Најдобро е проверката да се врши со органски растворувач (пр. ацетон).

Органски растворувачи со ниска Тв (пр. диетилетер, дихлорметан, хлороформ) имаат висок парен притисок уште на собна температура заради што се создава значителен притисок во одделителната инка. Затоа, при екстркција одделителната инка се држи со двете раце при што едната секогаш е поставена на затворачот и телото на инката а другата на вентилот за да истиот лесно може да се отвара и затвара (види слика 2).

Екстракцијата се изведува со мешање на двата растворувачи во одделителната инка. Премногу силно мешање/екстрахирање може да доведе до создавање на емулзии (3 слој). Хлорираните јаглеводорди се особено склони да градат емулзии со водата и затоа се внимава при работа со истите мешањето да не биде преинтензивно.

При изведување на екстракцијата потребно е повремено (особено на почетокот!), преку отварање на вентилот, да се осободи притисокот кој се создава во одделителната инката! (види Слика 2). Тоа секогаш се изведува во дигестор во правец каде нема никој (вклучувајки се и себе си).

Никогаш не се екстрахираат топли раствори (зголемен парен притисок на органскиот растворувач кој се користи при екстракција)!

При екстракција на кисела компонента од органскиот слој со раствор на натриум карбонат или бикарбонат доаѓа до создавање на СО2, поради што притисокот во инката е дополнително зголемен

По изведување на екстракцијата инката се поставува на обрач, се вади затворувачот (чепот) и се остава се додека се раздвојат двата слоеви (органски и воден). Потоа преку

Слика 2. Правилно држење на одделителна инка

Внимателно кога се отвара вентилот!!„ Инката треба да е насочена во правец каде нема никој (вклучувајки се и себе си!)

долен слој

горен слој

обрач

Преглед на содржинатавентилот се испушта долниот слој. Содржината во инката се промешува за да се собере остатокот на растворувач (во форма на капки) и повторно се испушта преку вентилот на инката. Остатокот (горниот слој) се собира преку чепот на инката.

Доколку не си сигурен каде е органскиот слој може да се изведе тест каде на неколку mL вода се додава една капка од секој слој. Доколку додадената капка е од органски растворувач таа нема да се промеша со водата и ќе остане или на површината или на дното на водениот слој, во зависност од густината на органскиот растворувач кој се користи.

Никогаш не се исфрла ниту еден од слоевите се додека не се изолира потребното соединение!


Со помош на хемиски активна екстракција потребно е да се раздвои смеса која содржи органска киселина (бензоева к-на) и органска база (етил 4-аминобензоат). За таа цел 2 g на смеса од двете супстанции во тежински сооднос 1:1 се раствора во 20 mL дихлорометан (CH2Cl2).

За да се оддели базната компонента од смесата, етерскиот раствор се екстрахира 2 пати со по 20 mL на 5% раствор на HCl. Се собираат двата водено-кисели екстракти во соодветно обележана чаша/ерленмаер.

Понатаму, за одделување на киселата компонента дихлорметанот се екстрахира 2 пати со по 20 mL 5% раствор на NaOH. Добиените водено-алкални екстракти се собираат во соодветно обележана чаша/ерленмаер.

Дихлорметанот кој останал во одделителната инка се измива/екстрахира со 20 mL вода по што се испушта во сад означен со ДИХЛОРОМЕТАН (CH2Cl2) - ОТПАД во кој се собираат дихлорометанските остатоци по екстракцијата од сите работни места.

За да се добие базната компонента, на водено-киселите екстракти се додава 20% раствор на NaOH до базна средина (провери со лакмус). Талогот кој се формира се филтрира на вакуум со измивање со ладна вода, соодветно се означува (име на супстанца, работно место, група) и се остава да се суши на собна температура.

За добивање на киселата компонента, на водено-алкалните екстракти им се додава конц. HCl, до кисела средина. Формираните кристали од органската киселина се филтрираат на вакуум со промивање со ладна вода, се означуваат и се оставаат да се сушат.

Масата на добиена бензоева киселина и етил 4-аминобензоатот по екстракција се вагаат и се пресметува % на повторно добиен продукт како однос на m по екстракција / m пред екстракција х 100.

Вежба бр. Екстракција

Студент Бр. на индекс гр.1.Користени супстанции и растворувачи за екстракција

Смесата за екстракција содржи: органска киселина органска база


Име и структурна формула

Кратенка за опасност

Екстракцијата се изведува со следните растворувачи:* смести ги растворувачите во табелата соодветно на ниванта распределба во одделителната инка

растворувач Тв

опасност

горен слој

долен слој

Напиши ги хемиските реакции за сите преминувања на соединенијата (органска к-на и база) од органскиот растворувач во водениот р-р. Забележи ја растворливоста на секој од продуктите во реакцијата во соодветниот р-рувач.

2. Изведување на екстракцијатаОбјасни ја екстракционата постапка преку пополнување на следниот дијагарм.@

@ Внеси ги структурните формули на соединенијата кои се наоѓаат во твојата смеса и количините (г кои се користат во постапката

org. k-na: org. baza:

CH2Cl2 __________ ml


mL

3. Резултати:

m (орг.к-на по екстракција) = %на органска к-на (recovery) =

m (орг.база по екстракција)= % на органска база(recovery)=

% на смеса (recovery)=

4. ЗАКЛУЧОК:

20% NaOH __________ ml

воден

25% HCl ___________ ml

CH2Cl2

воден CH2Cl2

5% NaOH __________ ml

5%HCl


ЗАДАЧА:Хлороформот е одличен растворувач за екстрахирање на кофеин од вода. Партициониот коефициент за кофеин во хлороформ/вода е 10 на 25°С. Која количина на кофеин може да се екстрахира од раствор на 4g кофеин во 100ml вода, преку еднократна екстракција со 100ml и двократна екстракција со по 50 mL хлороформ?

Изработил Проверил Освоени поени

ДЕСТИЛАЦИЈА

ВоведКако производ на органските реакции вообичаено се добиваат соединенија кои

многу ретко се во чиста состојба. Тие содржат различни примеси како појдовни реактанти, производи на споредни реакции, катализатори и сл. Пречистувањето и подоцнежната идентификација на органските соединенија е една од најзначајните постапки во органската лабораторија.

Дестилацијата е еден од највообичаените методи за пречистување на испарливите течности. Процесот се состои од загрeвање на течноста до вриење со што таа се претвора во пареа и нејзино последователно кондензирање во течност, наречена дестилат. Дестилацијата може да изведува на неколку начини, но која постапка ќе се избере зависи од својствата на течноста која сакаме да ја прочистиме и карактеристиките на онечистувањата кои сакаме да ги разделиме.

Според начините на кои се изведува дестилацијата, таа може да биде:- дестилација под атмосферски притисок- дестилација под намален притисок (вакуум дестилација)- дестилација со водена пареа- фракциона дестилација

Преглед на содржинатаДоколку некоја течност се стави во затворен сад на константна температура молекулите од површината на течноста ќе преминуваат во гасната фаза се до постигнување на рамнотежа т.е се додека просторот над површината на течноста не се засити со нејзината пареа. Притоа притисокот кој го создава пареата над површината на течноста се нарекува парен притисок. Познато е дека парниот притисок на чиста течност при дадена температура е константна величина која не зависи од апсолутната количина на течноста. Со зголемување на температурата расте и парниот притисок. Кога парниот притисок на течноста ќе се изедначи со надворешниот притисок кој делува врз површината на течноста, течноста почнува да врие. Доколку надворешниот притисок кој делува на поврчината на течноста е нормален атмосферски притисок, температурата на која течноста врие се нарекува нормална Тв. Одтука, доколку притисокот кој делува на површината на течноста се намали, ке се намали и Тв. Ова својство се користи при дестилација под намален притисок за раздвојување на течности кои се разложуваа на нивната нормална Тв.

Слика 1. Рамнотежа помеѓу гасната и течната фаза

Во случаи кога супстанцата која дестилира е релативно чиста, температурата на пареата ќе се зголемува се додека ја достигне точката на вриење на течноста. Во оваа точка, течноста и пареата се во термичка рамнотежа заради што дестилацијата ќе се одвива при константна температура.

Основните принципи на кои се темели дестилацијата на смеси на испарливи течности се содржани во два закони и тоа: Далтонов закон за парцијални притисоци и Рауловиот закон.

Далтоновиот закон за парцијални притисоци гласи: Вкупниот притисок на гасот или парниот притисок на течноста (P) претставува збир од парцијалните притисоци на неговите поединечни компоненти А и В со парни притисоци PA и PB соодветно.

P = PA + PB

Рауловиот закон гласи: При дадена температура и притисок, парцијалниот парен притисок на една супстанца (PА) во смеса е еднаков на производот од парниот притисок на чиста супстанца PA

чиста и нејзиниот молски удел (XА) во смесата.

PA=PAчиста XA

Од Рауловиот закон следува дека вкупниот парен притисок на течна смеса зависи од парцијалниот притисок на чистите компоненти и нивниот молски удел во смесата. Далтоновиот закон за парцијални притисоци и Рауловиот закон се математички изрази за тоа што точно се случува во текот на дестилацијата бидејќи ги опишуваат промените во составот на течноста што врие и нејзината пареата во однос на температурата. Вредностите за составот на течноста и составот на пареата во однос на температурата се нанесуваат во дијаграм кој се нарекува фазен дијаграм. Од овој дијаграм можат да се отчитаат промените во составот на течноста и пареата во текот на дестилацијата.

Парениот притисок го создаваат молекулите над површината на течноста


Слика 2. Фазен дијаграм за дестилација на двокомпонента смеса ( компоненти со блиски Тв; - - - компоненти со голема разлика во Тв)

Дијаграмот го покажува текот на дестилацијата на дво-компонентна смеса и тоа за супстанци со значителна разлика во точките на вриење (испрекината линија) и блиски точки на вриење (полна линија). Да почнеме со мешавина во однос 1:1 на две течности кои меѓусебно се мешаат (А и В). Супстанцата А има пониска точка на вриење од В и треба да ги разделиме со дестилација под атмосферски притисок. На самиот почеток на дестилацијата, кога течноста почнува да врие, составот на течноста е 50 молски % од секоја компонента, а составот на пареата се одредува се повлекување на хоризонтална линија од кривата течност кон кривата - пареата.

Во првиот пример кога течностите имаа значително различни Тв (испрекината линија) пареата се состои од компонента А. Откако пареите на поиспарливата компонента А ке кондензираат, понатамошното загревање ке доведе и до покачување на температурата до точката на вриење на компонентата Б. На овој начин двете течноста лесно ке се раздвојат со дестилација. Течности кои се разликуваат во точката на вриење за повеќе од 80 оС лесно се одделуваат со дестилација под атмосферски притисок.

Ако точките на вриење на две течности имаат блиски вредности (полна линија) и составот на пареата кога течноста започнува да врие е 85% А и 15% В (вид дијаграм), чиста супстанца А може да се добие само ако се изведат неколку последователни дестилации (редестилација) или да се употреби фракциона дестилација.

Многу двокомпонентни смеси, не го следат Рауловиот закон и не даваат идеални фазни дијаграми. Некои мешавини, посебно оние кои содржат хидроксилни групи, дестилираат при константна температура и со константен состав. Во овој случај се вели дека течностите формираат азеотропна смеса (азеотроп) и тие не можат да се разделат со дестилација.

ДЕСТИЛАЦИЈА ПОД АТМОСФЕРСКИ ПРИТИСОК

Дестилацијата под атмосферски притисок наоѓа примена за разделување на испарливи органски течности кои се разликуваат меѓусебно во точките на вриење за повеќе од 80 оС и нивната Тв се движи од 30-150 оС. Тука спаѓаат разни јаглеводороди, алкохоли, етери, естери, некои карбоксилни киселини и некои амини. Ако Тв е пониска од 30 оС, оваа постапка може да се користи само со посебен додаток во апаратурата кој спречува испарување на дестилатот, а за супстанци со ТВ повисока од 150 оС, се препорачува дестилација под намален притисок. На слика 3 е прикажана апаратура за дестилација под атмосферски притисок и незините составни делови.


Слика 3. Апаратурата за изведување на дестилација под атмосферски притисокТечноста која треба да се дестилира се додава во колбата за дестилација со помош

на инка поставена на грлото на колбата. Колбата смее да се наполни најмногу 2/3 од својот волумен со смеса за дестилација. Се забележува волуменот кој сме го употребиле за дестилација. Во смесата пожелно е да се додадат неколку парчиња порозен порцелан за да се обезбеди рамномерно загревање на течноста како не би дошло до нејзино нагло вриење и исфрлање на смесата надвор од колбата за дестилација. На колбата се поставува адаптерот (т.н. Y адаптер или адаптер за дестилација), кој се поврзува со ладилото и на крајот се поставува термометарот. Тој е поставен точно така да ја мери температурата на пареите на течноста која испарува на ниво на страничниот отвор на Y-адаптерот кој оди кон ладилото. Сите делови од апаратурата мора добро да се поврзани меѓусебе. Клемите се поставуваат на грлото на колбата со шлиф и на самото ладило. Тие не треба многу цврсто да се затегнат, бидејќи стаклото може да напукне. Ладилото со поврзува со довод на вода и во текот на целата дестилација мора да се проверува дали постојано циркулира вода со што се обезбедува континуирано ладење на пареите кои од колбата преоѓаат во ладилото и таму кондензираат. Во лабораторијата за органска хемија се користат повеќе типови на ладила (прикажани на Слика 4. )

Liebig-ово ладило Allihn-ово ладило Graham-ово ладило

(повратно ладило)

Слика 4. Различни видови ладила (кондензатори)

Преглед на содржинатаОвие ладила ја користат водата за да ги кондензираат пареите кои навлегуваат во

нив, а меѓусебе се разликуваат по слободната површината на која се одвива ладењето на пареите и нивното претворање во кондензат (дестилат).

Постојат и т.н. воздушни ладила кои најчесто се користат за кондензирање на пареи со висока температура (за течности со Tв над 150 оС) и како фракциони колони при фракциона дестилација.

Загревањето на колбата за дестилација најчесто се врши со помош на електрични грејни тела, но се користат и бањи каде преку електрични греачи се загрева соодветен медиум кој ја пренесува топлината (пр. вода, полиетилен гликол, силиконско масло, глицерол итн).

Изборот на ладилото за дестилација како и грејно тело кое ќе се користи при постапката се прави врз основа својствата и Тв на супстанцата која ја дестилираме.

Во почетокот на дестилацијата, кога температурата во термометарот сеуште се искачува може да дестилираат компоненти/онечистувања со пониски точки на вриење. Оваа фракција се нарекува претходен ток на дестилацијата и се собира одделно. Кога ќе се постигне константна температура, се собира главниот ток на дестилацијата. Ако течноста е чиста, тогаш нејзиниот главен дел ќе дестилира на константна температура која е всушност нејзината точка на вриење. На крајот, ако температурата продолжи да расте, над точката на вриење на течноста, се собира крајниот ток на дестилацијата кој начесто содржи тешко испарливи онечистување или распадни продукти на самата супстанца.

Табела 1. Прикажување на резултати од дестилација

Количина на примерок за дестилација: 12.5 mLТв mL

Предходен текКомпонента АМешана фракцијаКомпонента БОстаток

45-88 88-9090-180180-183

0.54.80.94.22

ФРАКЦИОНА ДЕСТИЛАЦИЈА

Како што е споменато во предходниот дел, главниот недостаток на дестилацијата под атмосферски притисок е неможноста со оваа постапка да се раздвојат компоненти чии Тв се разликуваат за помалку од 80 оС. Еден од начините да се раздели ваква смеса е да се изведат повеќе едноставни дестилации, меѓутоа недостаток на овој процес е тоа што истиот би се одвивал предолго. Заради тоа, во пракса најчесто се користи постапка на фракциона дестилација. Апаратурата за фракциона дестилација се разликуваа од онаа за дестилација под атмосферски притисок по присуството на фракциона колона која во се сместува помеѓу колбата и адаптерот за дестилација (y-адаптерот).


Слика 5. Апаратура за фракциона дестилација

При загревање, пареата која излегува од колбата за дестилација преминува во фракционата колона каде во допир со ѕидовите (или полнењето) на колоната се кондензира а потоа (поради топлите пари кои доаѓаат одоздола) повторно испарува. Секоја реевапоризација одговара на една обична дестилација и води кон создавање на кондензат побогат со полесно испарливата компонента. Така на врвот од фракционата колона, поради континуираниот процес на кондензација и реевапоризација ќе имаме само пареи од полесно испарливата компонента со пониска Тв.

Постојат неколку типови на фракциони колони кои се разликуваат по површината на која се одвиваат процесите на кондензацијата и реевапоризацијата (стаклени продолжетоци кај Vigreux-овата (1), спирала кај Widmer-овата (2), колони пакувани со стаклени топчиња (3) итн.

Слика 5. Типови на фракциони колони

Ефикасноста на фракционата колона зависи од нејзината должина и пакувањето во самата колона. Кај колони со иста должина ефикасноста се зголемува со зголемување на површината и спроводливоста на топлина на пакувањето. Попрецизно, ефикасноста на фракционата колона се изразува во теоретски подови каде еден теоретски под е еквивалентен на една обична дестилација. Така, колона со n-теоретски подови е еднаква на изведување на n-обични дестилации.

Кога имаме смеса од течности во однос 1:1 со разлики во парниот притисок за фактор 3 (разлики во точките на вриење за 20-30 °С), теоретски би требало да употребиме фракциона колона со најмалку 3 теоретски подови за да добиеме најмалку 95% од поиспарливата компонента. Во пракса, лабораториските фракциони колони имаат од 2-15

Преглед на содржинататеоретски подови. Денес, најефикасните колони разделуваат соединенија кои се разликуваат во точките на вриење за само 0,5 °С.

ДЕСТИЛАЦИЈА ПОД НАМАЛЕН ПРИТИСОК (ВАКУУМ ДЕСТИЛАЦИЈА)

Една течност врие кога нејзиниот парен притисок ќе се изедначи со притисокот кој делува над површината на течноста. Одтука доколку се намали надворешниот притисок ќе се намали и Тв на течноста. Ова својство е искористено во постапката за дестилација под намален притисок која како лабораториска техника најчесто се користи за пречистување на течности кои имаат високи точки на вриење и со загревање подлежат на распаѓање. Бидејќи најголем дел од органските соединенија се распаѓаат со загревање и зголемување на тем-пературата, препорачливо е сите супстанци кои имаат точка на вриење повисока од 150 °С да се дестилираат под намален притисок.

Во оваа дестилација се употребуваат колба со шлиф и тркалезно дно, Clаisen-ов адаптер, уред за мерење на притисокот-манометар кој е поставен помеѓу уредот за произведување на вакум и остатокот од апаратурата, Liebig-ово ладило и приемник. Сите делови на апаратурата се стаклени па од овие причини тие не смеат да имаат никакви пукнатини што се проверува пред почетокот на секоја дестилација. За да се обезбеди рамномерно загревање на течноста, не се додаваат парчиња на неглазиран порцелан, туку на Clаisen-овио адаптер се поставува мошне тенка капилара која обезбедува воведување на струја од воздух (во вид на ситни меурчиња) во реакционата мешавина. За да се постигне рамномерно вриење наместо капилара може да се користи и магнетна мешалка (лево на Слика 6). Ладилото и приемникот се поврзани со адаптер кој со едноставно ротирање овозможува менување на приемниците и собирање на неколку фракции без притоа да ги вадиме приемниците.

Слика 6. Апаратури за дестилација под намален притисок

Пред да се започне со работа потребно е да се определи колкаво намалување на притисокот е потребно. Во литературата може да се најдат податоци дека со намалување на притисокот за половина, точката на вриење се намалува за 20 °С. Водена вакуум пумпа која произведува вакуум од 10-20 mmHg значи намалување на точката на вриење до 100 °С. Вакум пумпа која создава вакуум од 0,1 mmHg, може да ја намали точката на вриење и до 150 °С. Нешто попрецизна процена на намалувањето на точката на вриење може да се постигне отчитување на посебно изработени номограми (Слика 7).

Вакум дестилацијата задолжително се изведува во дигестор заради големата опасност од експлозии. Вакуумот мора да се воведува внимателно и постепено. За секоја собрана фракција се забележува нејзината точка на вриење и притисокот на кој се одвивала дестилацијата. На крајот од дестилацијата, апаратурата мора најпрвин убаво да се излади, потоа полека се внесува воздух, а дури потоа се исклучува вакумот.


Слика 7. Номограм за пресметување на точката на вриење на течност на даден притисокДЕСТИЛАЦИЈА СО ВОДЕНА ПАРЕА

Немешливите смеси не дестилираат на ист начин како и мешливите смеси, бидејки секоја од компоненти во ваквата смеса има свој парен притисок независно. Вкупниот парен притисок е збир од од индивидуалните парни притисоци на чистите компоненти. (внимавај! за мешливи течности важен е парцијалниот парен притисок). Одтука, кога збирот на парните притисоци ќе го достигне надворешниот (атмосферскиот) притисок смесата почнува да врие на температура пониска од онаа на секоја од чистите компоненти. Процесот на дестилација на немешлива смеса се нарекува кодестилација, a во случај кога една од компонентите на немешливата смеса е вода дестилацијата се нарекува дестилација со водена пареа. Кај оваа дестилација како дестилат се добива смеса од органско соединение и водата и истата секогаш дестилира на температура под 100 °С.

Дестилацијата со водена пареа се употребува за разделување на органски соединенија кои не се мешаат со водата. Во фармацијата наоѓа примена за изолација на етерични масла и смолести материи, разделување на изомери и сл.

Да разгледаме пример на две супстанци кои меѓусебно не се мешаат, на пример вода и октан (ТВ = 126 °С). Нивната смеса дестилира на 90 °С при атмосферски притисок (760 mmHg). Познавајќи го парниот притисок (Р) на водата на дадена температура (90 °С) (види табела) лесно можеме да го пресметаме парниот притисок на другата компонента во смесата.

Рвкупен = Р вода + Роктан

760 mmHg = 525 mmHg + Роктан

Роктан = 235 mmHg

За немешливите течности со водата, нивното количество (mol) во парната фаза е правопропорционално на индивидуалниот парен притисок, па имаме:

P (октан) 235 mmHg n (mol-ови октан) =

P (вода) 525 mmHg n (mol-ови вода)

® 0,448 mol октан / 1 mol вода,

Доколку Тв на 760 mmHg е 200 °С, интерцептот покажува дека точката на

вриење на притисок од 20 mmHg е 90 °С

Преглед на содржинатаодносно, дестилатот ќе содржи 0,448 mol-a октан на 1 mol вода, или доколку истото се изрази тежински (Мм (октан)= 114 g/mol; Мм (вода)= 18 g/mol) :

0,448 mol Мм (октан) / 1 mol Мм (вода)® 51 g октан / 18 g вода,

односно, дестилатот ќе содржи 51 g октан на 18 g вода или 74 % (тежински) на октан.Од тука, дестилацијата со водена пареа претставува ефикасна постапка за

дестилирање на октан на температура која е 35 ⁰С пониска од неговата Тв.Постојат два начини за изведба на дестилација со водена пареа. Во „вистинскиот“

метод потребно е да се создаде водена пареа (наједноставно во колба/казанче со вода кое се загрева), која преку цевка се внесува во колбата со органска течност која се загрева (Слика 8а). Водата и органското соединението кодестилираат, кондензираат и се собираат како дестилат. Органското соединение се издвојува во водата во облик на маслени капки. Дестилацијата е завршена кога како дестилат се собира само вода. Разделувањето на смесата од органско соединение и вода наједноставно се изведува во одделителна инка. Доколку количината на органската компонента е мала или пак истата има многу блиска густина до водата, таа најчесто се екстрахира со органски растворувач, кој понатаму се суши и дестилира.

а) б)Слика 8. Апаратури за дестилација со водена пареа

“Едноставен” начин за изведување на дестилација со водена пареа е прикажан на Слика 8б. Во колбата за дестилација се ставаа смеса од органското соединеие и вода кои со загревање кодестилираат, на ист начин како и кога се доведува водена пареа во колбата. Во овој случај, бидејки водата постојано се одведува (дестилира), на колбата преку едниот отвор на Сlаisen-овиот адаптер се поставува одделителна инка од која повремено се докапува издестилираното количество вода.


СУБЛИМАЦИЈА

Сублимацијата претставува процес на премин на цврста супстанца директно во гасна фаза, без притоа да премине во течна фаза. Оваа гасна фаза ресублимира на ладна подлога при што се повторно се одвојува во цврста состојба и тоа пречистена. Мал број на цврсти супстанци сублимираат лесно заради тоа што тие генерално имаат низок парен притисок. Сепак некои цврсти супстанции отстапуваат и се карактеризираат со молекулска структура во која има слаби меѓумолекулски врски (пред се заради карактеристичниот облик на молекулата - сферичен и цилиндричен). Од тука, доколку цврстата супстанца има висок парен притисок, а нејзините онечистувања низок, истата може да се пречисти со сублимација. Брзината на сублимација може значително да се зголеми преку загревање на примерокот под намален притисок.

а) б)Слика 9. Апаратури за сублимација

Типична апаратура за изведување на сублимација (сублиматор) е прикажана на слика 9а. Се состои од широка стаклена епрувета, која се поврзува со вакуум. Оваа епрувета се затвора со посебен дел исто така во облик на помала епрувета низ кој постојано циркулира ладна вода. Супстанцата се става на дното на надворешната епрувета, се загрева,

Преглед на содржинатаа пареите кондензираат на ладните ѕидови на помалата епрувета (cold finger анг. ладен прст) низ која постојано циркулира ладна вода. На Сликата 9б е прикажан импровизиран сублиматор со помош на стандардна лабораториска опрема.

Вежба бр. Дестилација


1. Изведба на дестилација

соединенија Тв Безбедносни ознаки

Метанол

Етанол

Ацетон

Преглед на содржинатаДиетилетер

Хлороформ

Дихлорометан

Хексан

Толуен

Вода Апаратура за дестилација

(скицирај и означи составни делови)

2. РЕЗУЛТАТИ:Во табела внеси ги добиените лабораториски вредности за волументот на дестилат и температурата и нацртај го дијаграмот во кој е прикажана зависноста: температура (y-оска) и волумен на дестилат (х-оска)

Врз основа на добиените резултати да се заклучи за температурата на вриење (интервал) и идентитетот на супстанцата во пробата.

Температура на вриење на пробата ____________ ⁰С

ЗАКЛУЧОК:


ХРОМАТОГРАФИЈА

ВоведХроматографијата е лабораториска техника која најчесто се користи за разделување

и идентификација на компонентите во една органска смеса. Терминот „хроматoграфија“ (грчки chroma = боја, graphien = пишува) потекнува од фактот дека оваа техника за првпат е користена за да се разделат пигменти, меѓутоа денес постапката и нејзините модификации

V на дестилат

(mL)T (⁰C)

Преглед на содржинатаможе да се користат за секој проблем во хемиската сепарација и воопшто не е ограничена на боени соединенија.

Без разлика каква е експерименталната постапка, сите хроматографски техники зависат од распределбата на различните компоненти во смесата помеѓу две фази: мобилна фаза и стационарна фаза. Мобилната фаза може да биде течност или гас додека стационарната може да е цврста или течна. Различни комбинации на овие компоненти ги даваат основните типови на хроматографски техники (види табела).

Табела 1. Основни хроматографски техники

Стационарна фаза Мобилна фаза Техника (супстанции кои се разделуваат)

Цврста Течна Адсорпциона хроматографија (голем број на алифатични и ароматични молекули)

Гел пермеација / Size exclusion chromatography (макромолекули)

Јоноизменувачка хроматографија (поларизирани молекули, аминокиселини)

Течна Течна Партициона хроматографија - реверзно фазна и нормално фазна хроматографија (неполарни и поларни молекули)

Течна Гас Гасна хроматографија (испарливи органски молекули)

Кај адсорпционата хроматографија, компонентите на смесата се движат долж цврст (немобилен) адосрбент (стационарна фаза) со помош на р-рувач/и (елуент или мобилна фаза). Поради различниот степен на интеракција на компонентите со стационарната фаза, како и различниот афинитет на истите кон мобилната фаза доаѓа до нивно раздвојување. Во органската лабораторија најчесто се користат две основни техники на хроматографија: тенкослојна хроматографија и колонска хроматографија. Првата техника најчесто се користи за анализа додека втората за препаративна сепарација.

ТЕНКОСЛОЈНА ХРОМАТОГРАФИЈА (Thin layer chromatography - TLC)

Тенкослојната хроматографија (TLC) представува едноставна и брза лабораториска техника која во органската лабораторија најчесто се користи за следење на текот на органските реакции и проверка на чистотата и идентификација на добиенти продукти.

Преглед на содржинатаАдосрбентот кај TLC е нанесен во тенок слој (0.2-0.04 mm) на цврста подолога (стакло

или алуминиумски листови). Најчесто користена стационарна фаза (адсорбент) е силика гел, кој претставува аморфна форма на силициум оксид (SiO2). Силикагелот е порозен материјал и има голема активна површина. Алуминиум оксид (Al2O3) исто така може да се користи како стационарна фаза.

На површината на честичките од силика гел за кислородните атоми се врзани водородни. Овие хидроксилни групи ја прават површината на силика гелот многу поларана. Органските молекули со поларни функционални групи може да се врзат за силика гелот на два начини: преку водородни врски и преку дипол-дипол интеракции (види Слика 1). Силата на интеракциите помаѓу анализираната молекула и стационарната фаза е сума од овие два типа на интеракции.

Стационарната фаза може да содржи и флуоресцента супстанца (цинк сулфид) која е корисна при UV визуелизација на TLC плочите.

SiO

O

O

H

Si

O

Si

O O

H

O C

CF2

( CH3)2

O

R

R1

Слика 1. Начини на интеракција на аналитот со силика гелот

Распределбата на супстанциите долж стационарната фаза се изведува со помош на елуент (мобилна фаза). Елуентот може да биде еден органски растворувач или хомогена смеса од 2 или повеќе растворувачи со различна поларност. Поларност на елуентот е особено важна за успешно разделување на компонентите од една органска семса. Генерално, колку е пополарен растворувачот толку поефиксано ќе ја елуира супстанцата од активните места на силикагелот. Врз основа на силата на елуција растворувачите се подредени во т.н. елутропни серии (табела 1). Изборот на елуент зависи од поларноста на компонентата (способност да гради водордни врски, диполониот момент и диелектричната константа) која се разделува.

Табела 1. Елутропни серии

елутропни серии Релативна адосрбција на некои функционални гр. за силика гел

неполаренn-пентанn-Хексан,

ЦиклохексанЈаглентетрахлорид Заситени јв

Толуен Незаситен ј.в.

дипол-дипол интеракции

водородна врска (протонот од стационарната фаза се врзува за кислородниот атом кој е водороден акцептор)

силика гел

Преглед на содржинатаБензен Етери

Хлороформ ЕстериДихлорметан Кетони

Ацетон Амини етилацетат Алкохолиi-пропанол Феноли

Етанол к-ниМетанол

Оцетна к-навода

поларен

Елуентот кај TLC се одредува експериментално и главно се започнува со избор на неполарен растворувач. Така, поларните соединенија ќе бидат задржани од стационарната фаза додека неполарните ќе се движат заедно со неполарната мобилна фаза.

Нанесување на примерок

На TLC плочата се исцртува базна линија со молив (0.5-1 cm од крајот на плочата) и на истата се бележат местата (со точка или со х) на кои ќе се нанесе примерокот. Примерок предходно се раствора во мобилната фаза или некој друг неполарен растворувач. Бидејки тенкослојната хроматографија е многу осетлива техника на TLC плочата се нанесува мала количина (l) на примерок со микропипетор, капилара или пастерова пипета.

По нанесување на примерокот, растворувачот во кој истиот е растворен испарува и супстанцата останува адосрбирана на стационарната фаза.

Развивање на ТЛЦ полча

По апликацијата на примерокот плочата внимателно, без да се допира адосрбентот (со помош на пинцета) се пренесува во комора за развивање. Наједноставна комора за развивање е лабораториска чаша во која на дното се става мобилната фаза и се покрива со саатно стакло. За да се засити просторот во чашата од страните на истата се става филтерна хартија. При ставање на TLC плочата во комората важно е нивото на мобилна фаза да биде под базната линија на која е нанесен примерокот, во спортивно примерокот ќе дифундира во истата.

Преглед на содржинатаПо затворање на комората, мобилната фаза капиларно почнува да се искачува

нагоре по адсорбенот повлекувајки го и нанесениот примерок. Овој процес е динамичен и се одвива преку наизменични чекори на адосрпција/десорбција на примерокот за стационарната фаза. Патот кој едно соединение ќе го помине зависи од неговата поларност, поларноста на елуентот (мобилната фаза) и поларноста на адосрбентот (стационарната фаза).

Поларноста на стационарната фаза е непроменета и доколку станува збор за силика гел истата е силно поларна со афинитет кон поларни супстанции.

Доколку примерокот е поларен, истиот ке има голем афинитет кон стационарната фаза (поларна) и ќе помине помало растојание на TLC плочата. Спротивно кај примерок со помала поларност интеракциите со стационарната фаза ќе бидат помали и примерокот ќе помине поголема растојание на TLC плочата. (види Табела 1. колона: Релативна адосрбција на некои функционални групи за силика гел функционални групи).

Поларноста на елуентот влијае на брзината (растојанието) на придвижување на примерокот по адсорбентот. Со зголемување на поларноста се зголемувааат интеракциите на елуентот со поларните места на стационарната фаза оставајки малку слободни места за врзување на примерокот со активните места на стационарната фаза. Одтука зголемувањето на елуент-адсорбент интеракциите ги намалува примерок-адсорбент интеракциите заради што примерокот ќе помине помалку време во стационарната фаза и ќе патува побрзо по TLC плочата. Несоодветната поларност на елуентот најчесто доведува до 2 типа на хроматограми:

петно преблиску до базна линија

Во овој случај, мобилната фаза не е доволно поларна во однос на поларноста на примерокот поради што потребно е истата да се зголеми преку зголемување на уделот на поларниот р-рувач (доколку мобилната фаза е смеса од растворувачи)

петно преблиску до фронтот на мобилната фаза

Во овој случај, мобилната фаза е премногу поларна во однос на поларноста на примерокот поради што потребно е истата да се намали преку зголемување на уделот на неполарниот р-рувач (доколку мобилната фаза е смеса од растворувачи)

Кога фронтот на растворувачот е близу крајот на плочата (0.5-1 cm зависно од големината на TLC плочата) хромтаграфијата се прекинува и се обележува патот кој го поминала мобилната фаза.

Визуелизација на TLC плоча

Доколку примерокот содржи обоени компоненти петната од истите се веднаш видливи. Многу почесто, потребно е компонентите да се визуелизираат. Детекцијата во овој случај може да се изведе користејќи UV светлина, комора со јодни пареи, прскање на плочата со р-р на концентрирана сулфурна киселина и загревање како и се специфични реагенси за примерокот кој се испитува (пр. фосфомолибденска киселина во етанол за детекција на незаситени соединенија и редуцирачки соединенија, алкален KMnO4 за незаситени соединенија и шеќери, ванилин за детекција на алкохоли, стероиди, и незаситени јаглеводороди, нинхидрин за детекција на аминокиселини, примарни амини и амино шеќери итн.).

Прикажување на резултати (Rf фактор)

Преглед на содржинатаМиграцијата на компонентите од една смеса на TLC плочата се изразува преку Rf

фактор (анг. retention/retardation factor). Rf факторот на едно соединение претставува однос од патот на соединението (cm) во однос на патот на елуентот на TLC плочата. Од тука Rf може да има вредност од 0 до 1. Колку е поголема Rf вредноста толку поголем пат изминало испитуваниото соединение.

Кога споредуваме две различни супстанции (компоненти во смеса) кои се анализирани под исти хроматографски услови ќе можеме да заклучиме дека соединението со поголема Rf вредност е помалку поларно бидејки неговите интеракции со адсорбентот се помали. Од тука доколку е позната структурата на компоненти во една смеса може да се предвиди нивната Rf вредност. Така неполарното соединението ќе има поголема Rf вредност од поларното соединение. Rf вредностите за едно соединение зависат од многу фактори, на пр. типот на користен адсорбент, елуентот кој се користи, температурата, заситеноста со пареи на комората итн.

пат на примерокот (а)

Rf = пат на растворувачот (b)

4,8 cmRf =

8 cm

Rf = 0,6

Примена на тенкослојната хроматографија

Идентификација на супстанции

Тенкослојната хроматографија може да се користи за идентификација на супстанции. Доколку е потребно да се потврди идентитетот на непозната супстанца, на TLC плоча се нанесуваат: стандардна супстанца (St), непозната супстанца (Х) чиј идентитет треба да се утврди и смеса од стандардна и непозната супстанца. Доколку развиениот хроматограм има само еден ред од петна може да се заклучи дека непознатата и стандардната супстанца се исто соединение.

Утврдување на чистота

Чистотата на една супстанца многу лесно може да се утврди со TLC анализа. Чисти супстанции даваат само едно петно на развиената TLC плоча.


Следење на тек на реакција

Текот на реакцијата може да се следи со помош на TLC. Повеќе пати во текот на експериментот може да се зема примерок од реакционата смеса и да се анализира со TLC. При тоа паралелно со примерокот на плочата секогаш се аплицира почетно соединение како и продуктот на реакцијата (доколку е достапен). Реакцијата е завршена кога петното од реакционата смеса не содржи продукт.

почеток ... средина... крај на реакција

КОЛОНСКА ХРОМАТОГРАФИЈА

Колонската хроматографија е препаративен метод за разделување и изолирање на соединенија од смеши. Принципот на разделување кај колонската хроматографија е истиот како и кај тенкослојната хроматографија. Разликата е во изведбата, односно кај колонската хроматографија се користи колона исполнета со стационарната фаза (адосрбент). Примерокот се нанесува на врвот на колоната. Елуентот исто така се додава на врвот на колоната и при негово поминување низ колоната тој со себе ги повлекува компонентите кои се растворливи во него. Соедиенијата кои имаат силни интеркации со стационарната фаза ке се движат поспоро. Во соодветни услови компонентите на смесата ке се разделат и ке излезат од колоната како засебни фракции.

1. reaktant2. reakciona smesa3. produkt


Слика 2. Раздвојување на смеса на соединенија со колонска хроматографија

Kолонската хроматографија се изведува во неколку фази:

1. Пакување на колоната

Исполнувањето на стаклената колона со адосрбент се нарекува пакување на колоната. Како адсорбент за колонска хроматографија може да се користат истите стационарни фази како и кај тенкослојната хромтагорафија. Најчесто користен адосрбент е силика гелот. Истиот може да има различна големина на честици која во голема мера може да влијае на разделувањето. Помалите честици имаат поголема релативна површина за интеракција со компононентите на една смеса заради што се постигнува подобра сепарација.

Адсорбентот се пакува во колоната на тој начин што се меша со мобилната фаза во вишок и се истура во колоната на чие дно предходно се става малку памук или стаклена волна, а потоа песок.

2. Нанесување на примерок

Примерокот се раствора во минимална количина на соодветен растворувач или мобилна фаза и внимателно, со пастерова пипета по ѕидовите на колоната се нанесува на врвот на полнењето на колоната, внимавајки притоа да не се наруши слојот на силика.

3. Елуирање на колона

Откако примерокот за разделување ке се додаде, се остава истиот да навлезе во адсорбентот, а потоа внимателно се дополнува мобилната фаза.

Елуентот (заради гравитација) поминува низ стационаранта фаза и излегува од колона како елуат. Елуатот најчесто се собира во неколку фракции. При изведување на колонската хромтографија за да се забрза процесот на елуција може да се користи дополнителна сила (воздушен притисок) за елуција на примерокот и ваквата хроматографија се нарекува flash хроматографија (брза хроматографија)

4. Следење на елуцијата

Преглед на содржинатаДоколку соединението кое се разделува е обоено, следењето на истото во колоната

и собирањето на неговиот елуат е едноставно. Сепак најголемиот број соединенија не се обоени и заради тоа потребно е да се соберат неколку фракции (во засебни епрувети). Содржината на секоја од фракциите се преоверува со TLC. На сликата е прикажано следење на елуцијата на колонска хроматографија преку TLC. Врз основа на хроматограмот фракциите кои содржат слични петна (со иста Rf вредност) се комбинираат.

Слика 3. Следење на текот на колонска хромтаографија користејки тенкослојна хроматографија (TLC)

За вежбата....

Тенкослојна хроматографија се изведува на плочи со силика гел (стационарна фаза) на алуминиумска подлога со вградена флуоресцентна супстанца (254 nm).

На TLC плочата потребно е да се аплицираат три примероци: бензоева киселина, 2-нафтол и резорцинол, чии раствори се предходно приготвени во соодветен растворувач. Потребно е на TLC плочата соодветно да се означи базна линија (~0.5 - 0.7 cm од почетокот на плочата) и местата на кои ќе се аплицираат примероците (1. бензоева к-на, 2. резорцинол, 3. 2-нафтол). За апликација ќе се користат пастерови пипети означени со името на супстанцата која треба да се аплицира. Пастеровите пипети несмеат да се помешаат! Примерокот се аплицира еднократно при што врвот на пастеровата пипета само кратко се допира до означеното место на базната линија без притоа да се оштети слојот од силика гел. Добро аплициран примерок ќе даде и убаво петно по развивање на хромтограмот. Врз

Преглед на содржинатаоснова на структурата на дадените соединенија да се претпостави нивната мобилноста на TLC плочата.

Развивањето на плочата се изведува во чашка обложена со филтерна хартија и покриена со саатно стакло. Во чашката се става мобилна фаза и тоа во висина од ~5 mm (види базна линија). Како мобилна фаза се користи предходно приготвена смеса хексан : ацетон (5:5). Плочата се развива додека линијата на фронтот не дојде на 0.5 cm од крајот.

Визуелизација се изведува во UV комора на бранова должина од 254 nm. При користење на UV комората задолжително да се носат заштитни ракавици и лабораториски наочари. На самата плоча се одбележуваа петната и врз основа на ова се пресметува Rf вредноста на секое соединение.

Слика 4. Изглед на TLC комора за развивање на хроматографски плочи

Вежба бр. Тенкослојна хроматографија (TLC)


Стационарна фаза:

Мобилна фаза:

Примероци:

саатно стакло

ТЛС плоча потпрена на ѕидот на чашката

нивото на растворувач во чашката е под базната линија

фронт на мобилната фаза


име 1. 2. 3.структура

Визуелизација:

Изглед на ТЛЦ плоча: (да се скицира плочата и да се нацртаат петната кои се добиваат во оригинални димензии):

РЕЗУЛТАТИ (да се пресмета Rf факторот за секое од анализираните соединенијата и да се заклучи за поларноста на истите)



ЗАКЛУЧОК:


ИДЕНТИФИКАЦИЈА НА ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈА

ТОЧКА НА ТОПЕЊЕ (Тт)

Точката на топење на цврста супстанца се дефинира како температура на која цврстата и течната фаза се во рамнотежа при притисок од 1 атомсфера. При тоа, поради доведување на топлина, се зголемуваат вибрационите сили во молекулата, кои ги надвладуваат кохезионите, поради што доаѓа до распаѓање на кристалната решетка на цврстата супстанцата. Голем број на органски супстанции имаат Тт кои се лесно мерливи и се наоѓаат во интервалот од 50–250 °С. Бидејќи Тт може лесно и точно да се определи со само мала количина на супстанца, таа претставува физичка карактеристика која често се користи за идентификација и карактеризација на цврсти супстанции. Тт може да ни послужи и при одредување на чистота на супстанцата.Чистите супстанции имаат остра (1-2 °С) и точна Тт (споредена со литературни вредности), додека секое онечистување доведува до проширување на интервалот на топење (> 3 °С) и снижување на Тт (споредена со онаа на чиста супстанца).

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА ТЕМПЕРАТУРА НА ТОПЕЊЕ

КАПИЛАРНИ МЕТОДИTiele-ов апарат

Преглед на содржинатаЗа определување на Тт Tiele-овиот апарат се полни со глицерол или парафинско

масло. Супстанцата чија температура на топење се одредува потребно е да е сува и убаво спрашена. Стаклена капилара (ø =1-1,5 mm) се полни со супстанцата, на тој начин што со отворот на капиларата се загребува од супстанцата, а потоа капиларата се пушта да паѓа низ висока цевка (50 cm). На овој начин супстанцата од врвот преминува на дното од капиларата. Постапката се повторува се додека 3-4 mm на дното од капиларата не се исполни со супстанца.

При определување на Тт, термометарот и примерокот мора да имаат иста температура односно загревањето треба да е споро, а во близина на Тт да се загрева 1 степен/минута. Во спротивно температурата што ја отчитува термометарот и темпертаурата на кристалите во капиларата може да бидат различни (преносот на топлинска енергија преку кондукција е спор процес) Заради тоа, кога определуваме Тт на непознато соедиение обично првото мерење се изведува со брзо зголемување на температурата (~10 °С во минута) при што резултатите кои се добиваат се апроксимативни и ни служат за ориентационо одредување на температурниот интервал. Во наредните мерења, на почетокот се врши брзо загревање додека се достигне температура која е најмалку 7 °С пониска од апроксимативно одредената Тт на соединението. Понатаму потребно е многу споро загревање (1-2 °С во минута) со цел прецизно да се одреди на Тт.

MelTemp апаратураПостојат и апаратури за капилирано одредување на Тт кај кој примерокот и

термометрот се ставатаат во метален блок кој се загрева со електрични греачи. Примерокот во капиларата се набљудува преку лупа. Принципот на загревање е ист како и кај капиларниот метод во кој се користи Tiele-ов апарат.

Капиларата се прикачува во горниот дел

Поставеност на капиларата во однос на живиниот резервоар на термометарот

Thiele-овиот апарат се прицврстува со клема

Термометар

Засечена плута која го држи термометарот и оневозможува создавање на притисок во апаратот

Гуменото ластиче се поставува над медиумот за загревање

Го загрева примерокот во капиларата Врелиот медиум се

качува нагоре

ЗАГРЕВАЈ ОВДЕ!

Медиумот се лади, паѓа на дното и рециркулира

Место каде што се става капиларата


Метод на градиентно загреана метална плоча

Koffler-ов апаратОвој апарат е претставен со загреана метална плоча по чија должина со загревање на

електрични греачи се формира температурен градиент. Температурата постепено расте од едниот до другиот крај на металната плоча. Со овој апарт се одредуваат точки на топење од 50-250 °С. Капиларните методи имаат поголема прецизност во однос на методот со градиентно загреан метален блок. Кофлеровиот апарат е погоден за брзи и сериски определувања.

ТЕМПЕРАТУРЕН ИНТЕРВАЛ НА ТОПЕЊЕ

Иако температурата на која цврстата супстанцата и течноста се во рамнотежа би требало да е една температура, органските соединенија обично се топат во температурен интервал од 2 °С или помалку, поради што експерименталните точки на топење секогаш се запишуваат како температурен интервал (пр. Тт 123-125°С). Ова се случува бидејки температурата на бањата или металниот блок што се загрева расте за времето кое потребно примерокот да се стопи.

При определување на овој температурен интервал, неопходно е внимателно набљудување на промените кои настануваат на примерокот во капиларата. Првиот знак дека супстанцата е блиску до нејзината температура на топење е контракција на волуменот, кое може да резултира со одвојување на примерокот од ѕидовите на капилирата – појава наречена синтерување (англ. sintering). Првата капка се гледа на неколку степени повеќе и ова се смета за почеток на топење на супстанцата (се забележува температурата=Т1). Температурата на која исчезнува и последниот кристал од супстанцата се забележува како температура на која е завршено топењето на супстанцата (Т2). Овие две температури го даваат интервалот на топење.

собирање на видлива е првата исчезнување течност волуменот на капка течност на последните супстанцата (T1) кристали (T2)(синтерување)

Интервал на топење

Лупа преку која се набљудува топењето

Регулирање на температурата



I Определување на Тт (проба 1)Потребно е да се направат max 2 мерење на Тт врз основа на кои точно ќе се утврди температурниот интервалот во кој супстанцата се топи. Првото мерење се изведува на Кофлеров апарат, а потоа се прави и попрецизно мерење со помош на капиларен метод (со Thiele-ов апарат). Од интервалот на топење потребно е да се заклучи за идентитетот и чистотата на супстанцата.

II Определување на Тт на смесаТт на позната супстанца (проба 1) се запишува од претходно направените мерења. Вредностите на Тт на супстанцата Х ги дава асистентот (обично имаат иста или приближна точка на топење како и проба 1). Познатата (проба 1) и супстанца Х се мешаат во однос приближно 50:50 и на смесата и се одредува Тт (Тт на смеса). Од резултатот се заклучува дали супстанцата Х е идентична или различна од позната супстанца (проба 1).

Вежба бр. Определување на точка на топење (Тт)


I ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА ТОЧКА НА ТОПЕЊЕ НА НЕПОЗНАТО СОЕДИНЕНИЕ

Во табелата внеси го методот и апаратурата со кој е извршено мерењето, бројот на мерења и температурниот интервал за точката на топење

Метод

Бр. на мерења

1 2 1 2 1 2

Тт

Внеси ги литературните вредности за температурите на топење на соединенијата дадени во табелата


можни соединенија литературна вредност за Ттбензил ацетанилидбензоева киселинасалицилна к-налимонска киселинабензоин

Врз основа на добиените резултати и литературните податоци за Тт на дадените

соединенија испитуваното соединение е _____________________________________и во

однос на чистотата истото е _________________________.

II ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА ТТ НА СМЕСА

Тт на проба1 Тт на супстанца Х* Тт на смеса(проба 1 + супстанца х)

1

2 Вредностите на Тт на супстанцата Х ги дава асистентот

Заклучок:

Изолирани се следните соединенија и измерени им се нивните Тт. Врз основа на литературните вредности заклучи за чистотата на секое соединение.

соединение Измерена Тт Литературна вредност

нафтален 76-80° 80.5°бензофенон 43-47° 48.1°

Преглед на содржинатаацетилсалицилна к-на

135° 135°

3-хлоробензоева к-на 157-158° 158°сулфаниламид 165-166° 165-166°фероцен 157.5-161.5° 172.5°

Изработил Проверено: Освоени поени

КВАЛИТАТИВНА АНАЛИЗА НА ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈА

Испитувањето на непознати органски соединенија воглавно опфака 4 фази:

1. Прелиминарни обсервации на основните физички карактеристики на соединението

2. Утврдување на чистотата (и пречистување ако е потребно) и определување на физички константи (Тт/Тв, оптичка ротација)

3. Елементарна анализа и анализа на функционални групи присутни во соединението

4. Предвидување на можна структура

1. ПРЕЛИМИНАРНИ ИСПИТУВАЊА НА ОСНОВНИТЕ ФИЗИЧКИ КАРАКТЕРИСТИКИ НА СОЕДИНЕНИЕТО

Едноставна обсервација на непознатото соединение преставува првиот чекор при една квалитативна хемиска анализа. При тоа се запишуваат следните карактеристики за соединението.

течност / цврста супстанца

боја

карактеристичен мирис

растворливост


Испитување на растворливост

1 mL од реагенсот за испитување на растворливост се става во епрувета. Се додаваат ~ 20mg (на врв на лажичка) кристали или 5-6 капки (доколку е течност) од непознатата сустанца. Добро се промешува пред да се заклучи за растворливоста на испитуваното соединение.

Реагенси за испитување на растворливост:

H2O: најчесто р-ра нискомолекуларни органски соединенија (со помалку од 5 јаглеродни атоми) кои содржат функционални групи со кислород (хидроксилна, кето, алдехидна, карбоксилна) или амино група. Секое органско соединение кое се раствора во вода најверојатно ќе биде растворливо и во 5% раствори на HCl, NaOH и NaHCO3 бидејки истите се водени!

5% HCl: р-ра соединенија со базен карактер (амини)

5% NaOH: р-ра соединенија со кисел карактер (карбоксилни киселини, сулфонски киселини и феноли)

5% NaHCO3 : р-ра само јаки органски киселини (карбоксилни киселини, сулфонски киселини). Карактеристична е појава на меурчиња од CO2

Генералните карактеристики на растворливост на основните класи на органски соединенија се дадени шематски.

Табела. Растворливост на некои основни класи на органски соединенија

H2O5%

NaHCO3

5% NaOH

5% HCl “H2SO4”

Алкохоли − (освен оние со < 6 C атоми) − − − +Алдехиди − (освен оние со < 5 C атоми) − − − +Алкани − − − − −Алкени − − − − +Алкил халиди − − − − −Амини − (освен оние со < 6 C атоми) − − + *Арил халиди − − − − −Карбоксилни к-ни − (освен оние со < 6 C атоми) + + − +Естри − (освен оние со < 4 C атоми) − − − +Кетони − (освен оние со < 5 C атоми) − − − +Феноли − (освен некои) − + − +*Ако р-рливоста во HCl укажува на присуство на амин, р-рливоста во конц. H2SO4 не се изведува бидејки можна е бурна реакција


Дијаграм за растворливост на органски соединенија

Растворливост во водаНајголемиот број на органски соединенија се нерастворливи во вода. Доколку се раствори во вода за истото може да се заклучи дека има мала молекулска маса и поседува хидрофилни групи како –COOH, -NH2 или –OH. Најголемиот број на монофункционални соединенија со најмногу 5 јаглеродни атоми покажуваа значителна растворливост во вода (види табела за растворливост). Соединенија со повеќе функционални групи, како на пример полихидроксилните (пр. јаглехидрати), најчесто се добро растворливи во вода.

Доколку соединението не е растворливо во вода се испитува неговата растворливост во кисели и алкални водени раствори.

Растворливост во NaOHОрганските киселини кои се нерастворливи во вода, најчесто се раствораат во 5-9% р-р на NaOH. pH на овој раствор, вообичаено е поголемо од 14, такашто секојa киселина со константа на дисоцијација (pKa) < 12 преминува во својата конјугирана база. Конјугирана база на една карбоксилна киселина (pKa~5) е карбоксилатниот анјон. Конјугирана база на фенолите (pKa~10) е фенолатниот анјон. Карбокисилатните и фенолатните соли се добро растворливи во вода.

RCOH

O

+ OH-RCO-

O

+ H2Oкарбоксилатен анјон растворлив во вода


OHR OH-+

RO-

H2O+

Растворливост во NaHCO3

Натриум бикарбонатот е послаба база од натируим хидроксид; 5% р-р има pH вредност од ~9. Овој раствор ги раствора органските киселини кои имаат pKa < 7,5. Од тука, најголемиот број на карбоксилни киселини (pKa ~5) ќе се растворат во растворот на натриумбикарбонат додека фенолите нема. Исклучок се фенолните деривати кои имаат електрон акцепторни супституенти. На пр. 4-нитрофенолот има pKa = 7.15. и се раствора во 5% р-р на NaHCO3. При растворање на киселото соединение во растворот на NaHCO3 се ослободува CO2.

HCO3-RCOH

O+ RCO-

OH2O CO2+ +

Растворливост во HClЕдинствена класа на органски соединенија кои се нерастворливи во вода а се раствораат во HCl се амините. Амините се базни органски соединенија кои при реакција со HCl даваат амониумови јони растворливи во вода. Оваа реакција е карактеристична за примарни, секундарни и терциерни амини.

RNH2 HCl RNH3+ Cl-+ +

Соедиението кое не се раствора во ниту еден од наведените реагенси се проверува на растворливост во концентрирана сулфурна киселина. Оваа киселина ги протонира сите органски соединенија кои содржат кислород и/или азот, алкените и некои ароматични јаглеводороди. Протонирани форми на овие органски соединенија претставуваат соли се растворливи во сулфурната киселина.

ROH H2SO4 ROH2+ HSO4

-+ +

RCR H2SO4 O

RCR HSO4-

OH+

+ +

RC N H2SO4 RC NH+ HSO4- + +

Растворањето на органските соединенија во сулфурна киселина обично е егзотермна реакција и во некои случаи доаѓа до промена на бојата на растворот.

Утврдување на растворливоста на непознатото соединеније во некои органски растворувачи може да даде увид во поларноста на истото. Хексан, дихлорометан, етил ацетат и етанол претстауваат репрезентативна група на растворувачи кои може да се користат за ова цел.

Со изведување на оваа фаза од испитувањето може да се добие увид во некои општи својства на соедиението кое се испитува како киселоста/базноста и поларноста на истото.

фенолатен анјон растворлив во вода


2. УТВРДУВАЊЕ НА ЧИСТОТАТА И ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА ФИЗИЧКИ КОНСТАНТИ

За да се продолжи со понатамошна анализа на примерокот потребно е истиот да се пречисти. Доколку супстанцата е цврста потребно е истата да се прекристализира до константна Тт. Течностите потребно е да се дестилираат со стандардна дестилациска постапка. Доколку материјалот се распаѓа при дестилација под атмосферски притисок се применува дестилација по намален притисок. На пречистениот материјал му се одредуваат физички константи како Тт, Тв, оптичка ротација и сл..

3. ЕЛЕМЕНТАРНА АНАЛИЗА И АНАЛИЗА НА ФУНКЦИОНАЛНИ ГРУПИ

По изведување на елементарната анализа со која се добива увид во присуството на основните елементи (C,H,O) како и најчесто присутните елементи (N,S,P и X) во органските соединенија се изведуваат реакции за да се докаже или отфрли присуство на функционални групи во испитуваното соединение.

Функционалната група претставува структурна карактеристика на едно органско соединение која ги одредува неговите физички особини и хемиската реактивност. Таа може да биде атом (на пр. атом на халоген кај алкил халиди), атомска група (на пр. Карбоксилна група кај крабоксилини киселини) и двојна или тројна врска (пр. алкени, алкини).

Изведување на тестови за докажување на некои функционални групи

1. Тест за докажување на незаситена врска

Тестот за докажување на незаситени јаглеводороди се заснова на нивната способност брзо да подлегнат на реакцијата на електрофилна адиција.

Реакции кои се користат за докажување на незаситената врска се: 1. реакцијата со бром во јаглентетрахлорид и 2. реакцијата со раствор на калиум перманганат. Тестот 2. (Baeyer–ов тест) може да е позитивен доколку во испитуваното соединение се присутни др. ф-кционални групи кои калиум перманганатот може да ги оксидира.

На 0.5 mL од испитуваното соединение1 се додаваат неколку капки воден раствор на KMnO4. Доколку настане промена на бојата на перманганатниот растворот и појава на темнокафен талог тестот е позитивен.

Тестот е позитивен за алкени и алкини но не и за ароматични соединенија. Позитивна реакција може да дадат и сите соединенија кои можат лесно да се оксидираат од калиум пермангантаот. Тука влегуваат алдехиди, некои алкохоли, феноли и арометични амини.

R3

R1 R2

R4

KMnO4

R3

R1

R4

R2

OH OH MnO2+vi ol etov kaf en

1 Dokolku ispituvanot soedinenie e vo forma na kristali se zemaat ~50mg i se r-raat vo 0.5ml voda

Преглед на содржината2. Хидроксилна група кај алкохоли

0.5 mL од соединението се меша со неколку капки H2SO4 и се додава K2Cr2O7. Тестот е позитивен доколку растворот се обои зелено.

Позитивна реакција даваат примарни алкохоли кои се оксидираат до киселини и секундарни алкохоли кои оксидират до кетони. Терциерните алкохоли не реагираат.

K2Cr2O7R1

R2

OH

R1

R2

O Cr3+

+zel en

H+

3. Алдехидна група

Алдехидите може да се оксидираат до карбоксилни киселини.

На 0.5 mL од соединението се додава (~1 mL) амонјачен раствор на AgNO3 (Tollens-ов реагенс). Потоа се додаваат неколку капки NaOH. Тестот е позитивен доколку по ѕидовите на епруветата се издвои метално сребро (реакција на сребрено огледало).

+RCHOAg( NH3) 2OH

RCO2NH4 NH3 H2O Ag+ +2

3

srebreno ogl edal o

4. Кето група (само метил кетони)

0.5 mL од соединението се алкализира со р-р на NaOH. Потоа се додава јод до слабо жолта боја и умерено се загрева. Доколку се појави жолт талог и карактеристична миризба тестот е позитивен (јодоформ реакција).

Оваа реакцијата е карактеристична само за метил кетони. Позитивен тест на истата даваат и соединенија кои може да преминат во метил кетони !

+CH3R

OI2, NaOH

H2ORCO2Na CHI3

svet l o ` ol t preci pi tat

5. Фенолна група

На 0.5 mL од испитуваното соединение се додаваат неколку капки раствор на FeCl3. Доколку се појави сино-виолетово обојување на растворот тестот е позитивен.

Ar OH FeCl3 Fe ArO 63-

3 3HClH+

+ + +6

6. Силно кисели групи (карбоксилни к-ни, сулфонски к-ни)

Во 1-2 mL 5% раствор на NaHCO3 се додаваат неколку кристали од супстанцата. Издвојувањето на меурчиња од CO2 е позитивен тест за карбоксилна /сулфонска киселина

или

Преглед на содржинатаНа стаклена плочка се ставаат кристали од Na2CO3 или NaHCO3 на кои се додава

воден раствор од испитуваното соединение. Издвојување на меурчиња од CO2 е доказ дека тестот е позитивен.

NaHCO3 + RCOOH R COONa CO2 H2O+ +

7. Амино група

Во една епрувета на 0.5 mL соединение се додаваат 2 mL разблажена HCl и 0.3 g NaNO2. Во друга епрувета се мешаат неколку капки р-р на -нафтол и 1 mL NaOH. Содржините од епруветите се мешаат. Продуктот во ова реакција е азосоединение со оранж-црвена боја е доказ за присуство на примарни ароматични амини.

ArNH2aq NaNO2

HClAr N N

+

OH

OH

N N Ar

di azoni um jon

8. Халогениди

Преку реакција со етанолен раствор на сребо нитрат може да се докаже присуство на халоген атом кај алкил халогениди, како и степенот на супституција на јаглеродниот атом за кој е поврзан атомот на халоген. Реакцијата протекува преку SN1 механизам при што се добива алкил нитрат и сребрен халид. Терциерните халиди се многу пореактивни од секундарните, додека пак овие се пореактивни од примарните. Бензилните и алилните халиди лесно јонизираат давајки резонантно стабилизиран катјон кој реагира со со иста брзина како и терциерните халиди, додека халогените прикачени за sp2 хибридизираниот јаглерод (винил или арил халиди) се нереактивни. Брзината на реакцијата може да се следи преку брзината на формирање на преципитат од AgX.

На 0.5 mL од испитуваното соедниение се додадава алкохолен раствор на AgNO3. Појава на бел, бледо жолт или жолт талог е позитивен тест кој укажува на присуство на Cl -, Br – или I- во органското соединение.

+RXAgNO3, EtOH

R ONO2 AgX

X = Cl, Br, I bel - kr emast -` ol t

Покрај карактеристичните реакции за една функционална група (класификациски тестови), за да се потврди идентификација на едно непознато органско соединение, се користат и методи на синтеза на негови деривати. На пример за докажување на алдехиди и кетони се користат нивните деривати динитрофеникхидразони, оксими, семикарбазони; за алкохоли и феноли – уретани, 3,5-динитробензоатич за итн. Најчесто, дериватот кој се синтетизира треба да е во цврста агрегатна состојба, да се добива со едноставна постапка во висок принос, и истиот лесно да се пречистува. На овој дериват му се одредуваат некои физички константи (Тт, спектрални карактеристики). Добиените резултати се споредуваат со литературните податоци за дериватот и доколку истите се во граници на експриментална

Преглед на содржинатагрешка структурата на непознатото соединение од кое е синтетизира дериватот се смета за докажана.


Потребно е да се идентификуваат соединенијата во пробите (1-7). Соединенија кои може да се најдат во пробите се: етанол, бензилалкохол, бензалдехид, ацетон, метилетилкетон, салицилна киселина, ацетилсалицилна киселина, лимунска киселина, сулфанилна киселина, резорцинол, анилин, етил 4-аминобензоат, дихлорметан.

Пред започнување со експериментална работа потребно е: - да се запишат структурните формули на овие соединенија - да се запише агрегатната состојба, симболот за опасност и некои основни

физички константи- врз основа на структурната формула да се предвиди нивната растворливост во

вода и кисели и алкални водени раствори

За време на вежбите, пробите (1-7) потребно е: физички да се карактеризираат да се испита нивната растворливост во вода, HCl, NaOH и NaHCO3 и истата да

се представи со дијаграм . РАСТВОРЛИВОСТ ВО КОНЦЕНТРИРАНА H2SO4 НЕ ТРЕБА ДА СЕ ИСПИТУВА!

да се изведат реакции за докажување на функционалните групи (само откако ке се испита растворливоста)

врз основа на добиените резултати да се заклучи за идентитетот на пробата.

НАПОМЕНА:

ПРИ РАБОТА СО НЕПОЗНАТИ ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈА ПОТРЕБНА Е ОСОБЕНА ПРЕТПАЗЛИВОСТ БИДЕЈЌИ НИВНАТА ТОКСИЧНОСТ НЕ НИ Е ПОЗНАТА!!!


Вежба бр. Идентификација на органски соединенија-реакции за докажување на функционални групи


Внеси ги резултатите за физичките карактеристики и растворливоста, соодветно на бројот на пробата.

Табела за ФИЗИЧКИ КАРАКТЕРИСТИКИ

Проба бр. 1 2 3 4 5 6 7

КристалиТечностБоја

ТАБЕЛА ЗА РАСТВОРЛИВОСТ (+/-)

Проба бр. 1 2 3 4 5 6 7

H2O5% NaOH

5% NaHCO3

5% HCl

Распореди ги пробите (1-7) врз основа на резултатите од табелите:

- H2O +

ПРОБА 1,2,3,4,5,6,7


5% NaHCO3 +

- 5% NaOH +

-

5% HCl +

-

Запиши ги реакциите за докажување на функционални групи и забележи кој е продуктот (промена на боја/ талог/ гас) со кој се потврдува позитивната реакција:Незаситена врска _

Алкохоли _

Алдехиди _

Кетони _

Органски киселини _

Амини _


Феноли _

Алкил халогениди _

Означи ги позитивните реакции (+)на секоја проба во табелата:

Проба/Реагенс

1 2 3 4 5 6 7

KMnO4

K2Cr2O7

FeCl3Јодоформ реакцијаNa2CO3 /NaHCO3

Ag(NH3 )2NO3

NaNO2;-нафтол

Алкохолен AgNO3

Врз основа на испитувањата заклучи за идентитетот на супстанциите во пробите.

ЗАКЛУЧОК:


Врз основа на изведените тестови за растворливост и докажување на функционални групи НЕПОЗНАТИТЕ СОЕДИНЕНИЈА во пробите се:

Проба

Соединение Структурна формула Мм Тт/Твсимбол за опасност

1

2

3

4

5

6


7

* Можни соединенија: етанол, бензилалкохол, изоамил алкохол, бензалдехид, ацетон, метилетилкетон, салицилна киселина, ацетилсалицилна киселина, лимунска киселина, сулфанилна киселина, резорцинол, 2-нафтол, анилин, етил 4-аминобензоат, трихлоретилен, дихлорметан.


ИНФРАЦРВЕНА СПЕКТРОСКОПИЈА

Инфрацрвената (IR) спектроскопија претставува едноставна и брза инструментална техника со помош на која може да се потврди присуство/одсуство на различни

функционални групи во органските молекули.

Инфрацрвениот е дел од електромагнетниот спектар (види слика) помеѓу видливата и микробрановата област.

Електромагнетниот спектар е составен од различни енергии на зрачење (од Х зраци, преку видлива светлниа до микробранови). Секоја од овие може да се смета за бран кој патува со брзина на светлината. Брановите меѓусебе се разликуваат по должината и фреквенцијата.

Бранова должина, (ламбда) е должината на еден комплетен бранов циклус и се мери во cm или nm.

Фреквенција, (ни) претставува број на циклуси во секудна, и има единица мерка Hz (херц) (1Hz =1 циклус/секунда).

Зависности : брановата должина, фреквенција, енергија, бранов број

= c / или = c / каде с е брзина на светлина, 2.9979x108 m/s

Енергијата е поврзана со фреквенцијата и брановата должина преку следната равенка:

E = h = hc / каде h е Planck–ова константа, 6.6x10-34 Js

Slika 1. Elektromagneten spektar

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/Electromagnetic-Spectrum.png%00%E5%A1%B9%EF%92%81%E1%B4%BB%E4%A1%BF%E2%B2%AF%E5%B6%82%E8%97%84%E6%8C%A7%00%00%EA%AE%A5

Преглед на содржинатаВо замена за брановата должина се користи и величината бранов број (cm-1), кој претставува реципрочна вредност од брановата должина:

Преглед на содржината (cm-1) = 10 000 / (m) и Е = hc

Забележи дека енергијата е директно пропорционална на фреквенцијата и брановиот број, а обратнопро порционална на брановата должина !

Областа на инфрацрвеното зрачење е поделена во три региони: блиска, средна и далечна. Средниот регион е од најголемо практично значење. Во овој регион брановата должина е помеѓу 2,5-15 m односно изразена во бранови броеви средната IR област е помеѓу 4000-666 cm-1.

Во оваа област органските молекули го апсорбираат инфрацрвеното зрачење и енергијата од истото (1-10 kcal/mol) е доволна да предизвика вибрациона ексцитација на ковалентно поврзаните атоми и атомски групи во молекулот (ковалентните врски во молекулите не се ригидни како пластичните модели туку тие повеќе претставуваат цврсти спирали кои може да се истегнат или свиткаат). Бидејки функционалните групи на органските соединеија имаат специфичен распоред на атомите, абсорпцијата на IR енергија ќе биде карактеристична за типот на врски и атоми кои се присутни во функционалните групи на органската молекула.

Молекулските вибрации се квантизирани и настануваат само при точно одредени фреквенции кога енергијата од IR зрачење ќе се совпадне со енергијата на специфична молекулска вибрација (абсорбција).

Постојат валентни и деформациони вибрации кај молекулите (види слика). Валентните настануваат како резултат на симетрично и асиметрично истегнување на ковалентната врска помеѓу два атоми додека деформационите се јавуваат како резултат на симетрична и асиметрична промена на аглите помеѓу врските во еден молекул.

VALENTNI VIBRACII (VO RAMNINA)

ASIMETRI^NI SIMETRI^NI

DEFORMACIONI VIBRACII (VO RAMNINA)

SCISSORING ROCKING

DEFORMACIONI VIBRACII (NADVOR OD RAMNINA)

TWISTING WAGGING

Слика 2. Молекулски вибрации: валентни и деформациони

Преглед на содржинатаПостојат некои основи правила за валентни и деформациони вибрации и фреквенциите на кои тие се јавуваат:

за деформационите вибрации потребна е помала енергија одколку за валените заради што истите се јавуваат на помала фреквенција (под 1500 cm-1)

фреквенцијата на валентните деформации зависи од два фактори:

o масата на врзаните атоми (лесните атоми вибрираат на повисоки фреквенции од потешките атоми пр. C-H, O-H, N-H (2600-3700 cm-1), а C-C, C-O, C-N (800-1300 cm-1)

o релативната крутост/јачина на врската. Така тројната врска е појака/покрута од двојната заради што вибрира на повисоки фреквенции (2300-2000 cm-1) додека пак двојната вибрира на повисока фреквенција (1900-1500 cm-1) од единечната (1300-800 cm-1)

На сликата е прикажан карактеристичен IR спектар на октан. Брановиот број е прикажан на х-оската (пропорционален на енергијата) заради што вибрациите со највиоска енергија се лево на спектарот. Трансмисијата (во проценти Т%) е претставена на y-оската. Опаѓањето на трансмисијата во IR спектар означува абсорпција на IR зрачење и пикот кој се јавува е наречен абсорпциона трака (пик).

valentni vibracii

deformacioni vibracii


Во инфрацрвениот спектар секоја функционална група дава апсорпциски пик кој може да се опише преку неговата локација, интензитет и облик.

ЛОКАЦИЈАта е претставена преку вредноста на брановиот број на абсорпциониот максимум (cm-1). ИНТЕНЗИТЕТот ја претставува големината (силен, среден, слаб /strong, medium, weak) на абсопциониот пик во однос на другите пикови во спектарот ОБЛИКот ја опишува ширината и фромата на пикот т.е. дали истиот е широк, тесен (остар), параболен, единечен/двоенОтсуство на абсорпциски пик во IR спектар укажува на отсуство на бараната

функционална група.

Подготовка на примероци за IR Течности

-се користат чисти (Neat) или во растворувачи (CCl4, CHCl3, CH2Cl2) и се нанесуваат во тенок филм на плочки од NaCl (транспарентни за IR зрачење)

Цврсти супстанции може да се припремат на неколку начини:

- спрашени со KBr и пресувани во KBr диск- диспергирани во прочистено масло (Nujol) - Nujol техника. Бидејки маслото кое се користи содржи заситени јаглеводороди, во спектрите снимени на овој нацин се јавуваат допонителни абсорпциони ленти на 2900, 1460 и 1375 cm-1

- растворени во соодеветен растворувач и нанесени во тенок филм на плочка од NaCl

Интерпретација на ИР спектарот

Интерпретацијата на IR спектар започнува со пронаоѓање и идентификување на C-H валентниот регион ~3000 cm-1. Понатаму спекарот се разгледува на ЛЕВО од овој регион и на ДЕСНО со цел да се утврди присуство или одсуство на различни функционални групи.

Регионот под 1300 cm-1 се нарекува регион на ,отпечаток на прст,. Пиковите кои се јавуваат во овој регион се комплексни и тешки за интерпретација. Секое органско соединение има своја единствена абсопциона шема (,отисок од прст,) во овој регион заради што IR спектар може да се користи за идентификација на соединенија преку споредба на овој регион на примерокот со оној на веќе познато соеднинение.

ЧЕКОР 1

По лоцирање на C-H валентниот регион од спектарот (~3000 cm-1) се бараат:

C-H - врските на sp3 хибридизиран јаглероден атом (алкани) кои јавуваат силен пик веднаш под 3000 cm-1 (3000-2850 cm-1)

областAbs. max (cm-1)

Релат. интензитет

облик Функ.група

Лево од 3000 cm-1

C-Hрегион 2950 силен остар CH sp3

Десно од 3000 cm-1


C-H - врските на sp2 хибридизиран јаглероден атом (алкени и ароматични) јавуваат пик веднаш над 3000 cm-1.

C-H - врските на sp хибридизиран јаглероден атом (! само терминални алкини) јавуваат силна абсорпција на 3300 cm-1. Истовремено се јавува сигнал од CC валентни вибрации во регионот од 2250 -2100 cm-1.

ЧЕКОР 2

По анализа на C-H валентните вибрации (околу 3000) понатаму се анализира ЛЕВИОТ дел на спектарот (лево од C-H валентните вибрации) при што се бараат O-H и N-H групите. Секоја група дава апсорпционен пик со карактеристичен облик и интензитет.



облик Функгрупа


C-Hрегион 3050 среден остар CH sp2

Десно од 3000 cm-1 1600 Среден

/слаб остар C=C





C-Hрегион

3300 силен остар CH sp


2250-2100

Среден/ слаб остар CC

Само алкените и ароматичните соед. покажуваат C-H валентна вибрација малку над 3000 cm-1. Соединенијата кои немаат двојна врска имаат C-H валентни вибрации под 3000 cm-1.


OH група

o АЛКОХОЛИВалентните вибрации на алкохолната група даваат широк параболен пик кој се јавува

на 3300 cm-1. Валентните C-O вибрации даваат силен пик на 1260-1050 cm-1

o КАРБОКСИЛНИ КИСЕЛИНИ

OH групата од карбоксилните киселини покажува екстремно широк пик (поради преклопување C-H валентнните вибрации) со неправилен (триаголен) облик. Овој пик е значително поместен на десно споредбено со алкохолниот. Истовремено се јавува абсорпција на С=О валентните вибрации на 1730 cm-1



обликФункгрупа


3400-3200 среден широк OH

C-Hрегион


1260-1050 силен остар C-O





3300-2500

среден широк OH

C-Hрегион


1725-1730

Силен остар C=O

Абсорпцијата на O-H во голема мера зависи на водородните врски кои истата може да ги формира. Во гасна фаза или во разреден раствор на CCl4 алкохолите обично јавуваат остар сигнал во регионот околу 3620-3670 cm-1. Во поконцентрирани раствори, или како чисти течности се јавуваат силни водородни врски помеѓу хидроксилните групи заради што валентните фреквенции се прошируваат и намалуваат. Подолу е илустрирана промената кај 1-хексанол.


NH2 група

Примарен амин

NH2 групата на примарните амини дава два пика со среден интензитет кои одговараат на две N-H валенционите вибрации (асиметрични и симетрични)

Секундарен амин

NH групата на секундарните амини даваат еден пик на иста фреквенција како и примарните амини





3450-3400 среден широк 1°NH

C-Hрегион


областAbs. max ( cm-1)


обликФунк.група


3450-3400 среден широк 2°NH

C-Hрегион



ЧЕКОР 3Во следниот чекор се анализира ДЕСНИОТ дел од спектарот (десно од C-H валентните вибрации). Во овој дел има три важни регион кои треба да се истражат.

I. околу 2200-2300 cm-1 се јавуваат валентните вибрации на алкините (слаб/остар) и нитрилите (силен/остар)

II. во регионот околу 1650-1800 cm-1 се јавува сигнал од карбонилната група (С=О)

III. С=С на алкените и ароматичните соединенија даваат сигнал во регионот околу 1500-1600 cm-1

АЛКИНИ

СС групата дава остар пик со среден-слаб интензитет на ~2200 cm-1. Овој пик обично послаб од нитрилниот. Кај терминалните алкини се јавува и С-Н валентна вибрација на 3300 cm-1.

НИТРИЛИ

CN валентната вибрација се јавуваво ист регион како и CC, меѓутоа најчесто може да се разликува по посилниот интензитет

КАРБОНИЛНА ГРУПА

C=O валентните вибрации на кетоните даваат пик на 1700-1720 cm-1

o Карбонилните валентни вибрации на естрите се јавуваат на 1700-1720 cm-1.

Карактеристичен C-O се јавува во регионот на ,отпечаток на прсти, на ~ 1200 cm-1.

областAbs. max ( cm-1)



Лево од 3000 cm-1 3300 силен остар CH sp

C-Hрегион


2250-2100 слаб остар CCH





C-Hрегион

Десно од 3000 cm-1 1700 силен остар

C=O кетон


o Карбонилните валентни вибрации на алдехидите се јавуваат на 1725 cm-1.

Најчесто карактеристичен ‘W’ се јавува во регионот ~ 2800 cm-1 од C-H валентните вибрации на алдехидниот водород.

o Карбоксилни киселини (види OH група кај карбоксилни киселини)

Валентната вибрација на карбонилната група се јавува на 1760-1690 cm-1 . Точната позиција зависи од тоа дали карбокислната киселина е заситена, димеризирана или формира внатрешни водородни врски. Покрај карактеристичниот пик од OH гр. и C=O валентните вибрации помеѓу 1320-1210 cm-1 се јавува силен пик од C-O валентна вибрација.

АЛКЕНИ (види C-H - sp2 )

област Abs. max (cm-1)




C-Hрегион


17351000-1300

Силенсилен

Остаростар

C=O ЕстерC-O





C-Hрегион 2800 Слаб ‘W’ C-H

алдехиденДесно од 3000 cm-1 1725 Силен Остар C=O

алдехид



обликФункгрупа

Лево од 3000 cm-1 3100-2500 сред. широк OH

C-Hрегион


1760-16901320-1210

Силенсилен

Остар C=OC-O



облик

Функ.група


C-Hрегион 3000-3100 слаб остар CH sp2

Десно од 3000 cm-1 1650 сред./

слабостар C=C


АРОМАТИЧНИ СОЕДИНЕНИЈА





C-Hрегион 3100-3000 среден остар C-H


1600, 1470,1400 среден остар C=C

Ар


Табела на позначајни абсорпции (фреквенција, изглед и функционална група)

Фреквенција (cm-1) Изглед Индикација

4000-3000

широк и среден-слаб пик на 3300 cm-1 O-H валентна

2-3 средни-слаби пикови на 3450-3400 cm-1

Асиметрични N-H од NH2

еден средно-слаб пик NH валентна од NHR

~3300 Остар, силен пик и дополнителен пик (најчесто слаб, остар) на 2500 cm-1

Терминален алкин

3200-2600широк, силен пик (заоблен или триаголен) кој се препокрива со C-H валентната на 3000 cm-1

O-H од карбоксилна киселина

~3000силен пик со абсорпција од 3000-2900 cm-1

C-H (алкил групи)

слаб пик помеѓу 3100-3000 cm-1 C-H од алкен или ароматично соединение

2300-2100

остар, среден-слаб пик на 2150 cm-1 Тројна врска CC

остар, среден пик на 2250 cm-1 Тројна врска CN

1780-1500

остар , силен пик на 1715 cm-1 C=O кето

остар силен пик на 1715 cm-1 и слаб W пик помеѓу 2850-2750 cm-1

C=O алдехид

остра, силен пик на 1735 cm-1 (C-O-C, среден, остар на 1200 cm-1)

C=O естер

остар, силен ма 1715 cm-1 и O-H валентна на 3200-2600 cm-1

C=O киселина

амид ~1640 -1680 cm-1 C=O амид


~1650

остар, среден-слаб пик на 1650 cm-1 C=C валентна

остри пикови помеѓу 1600, 1580, 1500 cm-1

Ароматични C=C валентни

МОЛЕКУЛСКО МОДЕЛИРАЊЕ


ВОВЕД ВО МОЛЕКУЛСКО МОДЕЛИРАЊЕ(I дел)

ПРЕДЗНАЕЊЕ: формули на некои основни јаглеводороди, хибридни орбитали, агли на врски и должина на врски кај некои основни јаглеводороди, VSEPR (valence shell electron pair repulsion) теорија, електронегативност; поларна ковалентна врска и диполен момент; интермолекулски врски

СОДРЖИНА: користење на софтверски пакет Spartan Build и Spartan View; типови на модели за презентација на молекулите; мерење на должина на врски и агол на врски кај некои основни органски молекули; предвидување на облик на молекули согласно со VSEPR; мапи на електростатски потенцијал и распредекба на полнежот во органските молекули.

Молекулското моделирање ќе се изведува со примена на софтверот за молекулска графика SpartanBuild кој ќе се користи за цртање и воглавно анализирање на молекулската геометрија и SpartanView со кој ќе се анализираат веќе готови модели на молекули.

Потребно е да се изведат сите вежби предвидени за овој термин и да се запишат сите важни податоци кои се однесуваат на самиот програм како и молекулите кои се анализираат. Овие податоци се внесуваат во лабораториски дневник кој ќе се користи ИСКЛУЧИВО за вежбите по Основи на органска хемија. Со добиените резулати самостојно се пополнува лабораторискиот извештај.

Вежбите означени со SB се работат во Spartan Build, додека оние со SV во во Spartan View.

1. (SB) Да се направи модел на молекулот на пропанал и да се разгледаат сите

типови на модели преку избирање на опциите во менито Model. Да се

ТИПОВИ НА МОДЕЛИ ЗА ПРИКАЖУВАЊЕ НА МОЛЕКУЛИТЕ

Постојат неколку модели кои се користат за просторно прикажување на молекулите. Најчесто користен модел е моделот на "стапчиња и топчиња", со кој што се обрнува еднакво внимание на атомите и на врските кои ги поврзуваат атомите. Жичаните модели и просторните модели претставуваат сосема поинаква крајност. Жичаните модели се задржуваат повеќе на врските помеѓу атомите, додека пак просторните модели повеќе се задржуваат на просторот што секој атом го зафаќа околу себе (просторниот модел е идеален кога сакаме да се насочиме кон истражување на формата на молекулата и интеракциите помеѓу атомите и радикалите во молекулата).

Слика 1. Молекулски модели на метан

Пософистицираните програми не се задржуваат само на цртање на молекулските модели, туку вклучуваат и математички операции кои даваат увид во електронската распределба во молекулата. Разликите во електронската густина во молекулата се прикажуваат со помош на мапи на електростатски потенцијал. МЕП ја илустрираат промената на електронската густина во молекулата со помош на разлики во боите. Местата со најголема електронска густина се означени со црвено, додека пак оние со најниска електронска густина се означени со сино.

Преглед на содржинатазабележи името на моделот, да се споредат моделите меѓусебе со цел да се утврдат нивните предности и недостатоци.

2. Да се забележат командите со помош на кои молекулите ротираат, се преместуваат и се регулира нивната големина.

МОЛЕКУЛСКА ГЕОМЕТРИЈА: VSEPR теоријаЗа мерење на агол на врска од менито Geometry се избира опцијата Angle. Се

избираат три атоми кои го формираат аголот по точно определен редослед (атомот во средина секогаш се избира втор).

За мерење на должина на врска или растојание помеѓу два атоми од менито Geometry се избира опцијата Distance. Се избираат два атоми помеѓу кои се мери должината на врската (растојанието).

Распоредот на атомите во една молекула може да се предвиди со помош на теоријата за одбивање на валентните електронски парови (Valence Sheel Electron Pair Repulsion -VSEPR). Оваа теорија е заснована на предвидувањето дека групите на валентни електрони кои го опкружуваат централниот атом се одбиваат едни со други. За да се намали вкупната енергија на молекулата овие групи на електрони во просторот се распоредуваат што е можно подалеку едни од други. Одтука, идеалната електронска геометрија на една молекула која се состои од централен атом опкружен со супституенти (врзани атоми и слободни електронски парови) е одредена само од геометриски аспект - супституентите (електронските парови) кои всушност се различни региони на електронска густина се распределуваат така што растојанието помеѓу нив да е најголемото можно. На тој начин, одбивните сили помеѓу супституентите се минимални и молекулата има најниска енергија. Валентните електрони на еден атом можат да се поделат во две групи и тоа електроните кои учествуваат во градењето на ковалентни врски со други атоми (единечни, двојни, тројни) се именуваат како врзувачки групи на електрони (В) и електронски парови кои не учествуваат во градење на врски кои се именуваат како неврзувачки или слободни електронски парови (Е). Одбивните сили кај слободните електронски парови се поголеми во однос на оние кај врзувачките електронски парови бидејки истите припаѓаат на еден атом (не на цела молекула) поради што и имаат значителен ефект на обликот на молекулата.Во зависност од бројот на врзувачки и неврзувачки групи на електрони околу централниот атом разликуваме неколку електронски геометрии односно молекулски геометрии. Поимот електронски геометрии се однесува на В и Е и ни помага во предвидување на големината на аголот помеѓу централниот атом и терминалните атоми додека молекулската геометрија го претставува обликот на молекулата. При определување на електронската или молекулската геометрија потребно е да се нагласи дека двојните и тројните врски во молекулите представуваат еден регион на електронска густина и заради тоа се сметаат како еден супституент.

представување на молекулите со тродимензионални формули

За прикажување на просторниот распоред на атомите во една молекула со користат тродимензионалните формули. При цртањето на овие формули се користат: полни линии кои означуват дека атомот лежи пред рамнината на листот, испрекинати линии атомот лежи позади рамнината, и обични линии , кои означуваат дека атомот лежи во рамнината на листот.

Табела 1. VSEPR теорија и облик на молекулиЕ В Електронска геометрија Молекулска геометрија Агол на врска0 4 тетраедарска тетраедарска 109.5°0 3 тригонална тригонална планарна 120°0 2 линеарна линеарна 180°1 3 тетраедарска тригонална пирамидална <109.5° (107°)2 2 тетредарска аглеста <109.5° (105°)


3. (SB) Да се изградат модели на следните соединенија: метан, етан, етен, етин, етанол, метиламин, пропанал, флуорометан, јаглерод диоксид, амонијак, вода.

За секоја од молекулите:

да се изведат следните структурни пресметки:

да се измерат аглите на H-C-C врските како и аглите на врските околу функционалната група

да се измерат должините на C-C, C-H, хетероатом–Н врски

да се забележи геометрискиот облик на молекулот

ПОЛАРНА КОВАЛЕНТНА ВРСКА, ДИПОЛЕН МОМЕНТ И МАПИ НА ЕЛЕКТРОСТАТСКИ ПОТЕНЦИЈАЛ (МЕП)

4. (SV) Измери го растојанието Н–хетероатом и диполниот момент кај следните соединенија:

NH3, H2O и HF.

во SpartanBuild за секое од соединенијата (NH3, H2O и HF) засебно ...+ да се внесат неколку (повеќе од три) молекули во прозорецот на SpartanBuild и по намалување на енергијата да се забележи како истите ќе се распоредат/ориентираат во просторот.

Електронегативноста се дефинира како способност еден атом да ги привлекува електроните кои ги дели во една ковалентна врска. Разликата во електронегативностите на два атоми кои градат една врска се користи за да се определи поларноста на таа врска. Генерално се смета дека доколку разликата во електронегативностите е поголема од 0,5 врската е поларна.

Во една поларна ковалентна врска електронската густина е нерамномерно распределна поради што околу поелектронегативниот атом има зголемена електронска густина и истиот е делумно негативно наелектризиран (-) додека атомот со помала електронегативност е делумно позитивен (+). Овие два различно наелектризирани региони градат дипол кој има извесен диполен момент. Диполниот момент е векторска величина, која има своја насока (секогаш од + кон - полнеж). Диполниот момент претставува производ од големината на полнежите (изразен во електростатски единици/esu) и растојанието меѓу истите (изразено во cm) = e x d. Единица мерка во која се изразува е Debye (D). Мапите на електостатски потенцијал се користат за прикажување на дистрибуцијата на полнежот во молекулата.

Интермолекулски врски: Дипол-дипол интеракции

Интеракциите помеѓу позитивниот и негативниот крај на молекулата се означени како дипол-дипол интеракции.

Van der Waals-ови интеракцииСе јавуваат помеѓу неполарни молекули и настануваат како резултат на индуцирање на дипол во молекулата. Електроните во молекулата се во постојано движење, како резултат на тоа движење во даден момент се добиваат два краја во молекулата кои имаат различна електронска густина.

Водородни врскиВодородното врзување е карактеристично за молекули во кои атомот на водород е врзан со силно електронегативен елемент. Водородни врски се јаки врски и се карактеристични за молекули каде што водородот е врзан со кислород, флуор или азот.


5. (SV) Да се најдат диполните моменти и да се разгледаат мапите на електростатски потенцијал (МЕП) на следните соединенија:

H2, HF, CH4, CH3F и CF4

6. (SV) Да се истражат МЕП на следните соединенија: формалдехид; метанол; фенол; метилхлорид; оцетна киселина; метиламин; диметилетер; етилацетат; етен; етин. Да се забележат нивните фукционални групи и да се утврдат регионите/атомите (доколку ги има) со најголема електронска густина

Сите соединенија за кои е потребно да се добијат МЕП или вредноста за диполниот момент треба да се отворат преку прозорецот на SpartanView на следниот начин:

File -> Open -> Carey ->...соединение ... име на диекториум име на fileацетилен Chapter 9 Molecule figure 93 Acetylen.sxfетилен Chapter 9 Molecule figure 93 Ethylene.sxfамонјак Chapter 1 Molecule figure19 Ammonia.sxfвода Chapter 1 Molecule figure19 Water.sxfводород Chapter 1 Molecule problem1 Hydrogen.sxfфлуороводород Chapter 1 Molecule problem1 Hydroge1.sxfметан Chapter 1 Molecule problem1 Methane.sxfфлуорометан Chapter 1 Molecule problem1 Fluorome.sxfјаглентетрафлуорид Chapter 1 Molecule problem1 Tetraflu.sxfформалдехид Chapter 16 Molecule Formalde Formalde.sxfметанол Chapter 4 Molecule figure 44 Methanol.sxfфенол Chapter 22 Molecule Phenol Phenol.sxfметилхлорид Chapter 4 Molecule figure 44 Chlorome.sxfоцетна киселина Chapter 18 Molecule figure 22 Aceticac.sxfметиламин Chapter 20 Molecule Methylam Methylam.sxfдиметилетер Chapter 15 Molecule Problem1 Dimethyl.sxfетилацетат Chapter 19 Molecule Figure 20 Ethylace.sxf

Вежба бр. Вовед во молекулско моделирање



I Типови на модели Наведи го името на моделот во кој е претставена молекулата на метан

Име на модел Предности Недостатоци

II Претставување на молекулите

Во просторот под моделот нацртај ги соодветните перспективните структурни формули на метан (означи ја просторната ориентација на атомите во однос на раминината на централниот атом со полни и испрекинати линии)

Перспективни структурни формули

III Облик на молекули (VSEPR теорија)

СОЕДИНЕНИЕ

ГРУПИ НА ЕЛЕКТРОНИ * # насупституенти **

хибридизација молекулска геометрија АБx Еy

ознакаврзувачки (Б)

неврзувачки (Е)

Преглед на содржинатаметан

етан

етен

етин

етанол О-Н

метиламин *N-H2

пропанал *С=О

хлороформ

јаглерод диоксид

амонијак

вода

Врзувачки групи на електрони не укажуваат секога{ само на единечна врска, една група може да укажува и на двојна или тројна врска

** # на супституенти претставува збир на Б и Е

IV Должина и агол на врска

СОЕДИНЕНИЕ

ДОЛЖИНА НА ВРСКА ( Å )

АГОЛ НА ВРСКА (º )

хибридизација

С-С C-H хетероатом -H

С-хетероатом

метан

етан

етен

етин

етанол *О-Н H-C-O

метиламин *N-H2 H-C-N

пропанал *С=О C-C-O

флуорометан H-C-X

јаглероддиоксид

амонијак

вода

НАПОМЕНА: Сите потребни параметри да се внесат по минимизација на енергијата на структуратаV Диполен момент, поларност на молекулите и Мапи на Електростатски ПотенцијалНацртај ги молекулите на амонијак, вода и флуороводород, означи го диполниот момент (векторски) на врските и вкупниот диполен момент на молекулот.

NH3 H2O HF


Внеси ги бараните податоци во табелите и одговори:

ДОЛЖИНА НА ВРСКА (Å)

ЕЛЕКТРОНЕГАТИВНОСТ НА ХЕТЕРОАТОМ

ДИПОЛЕН МОМЕНТ (D)

H-N (NH3)

H-O (H2O)

H-F (HF)

Како се менува должината и јачината на врската во зависност од електронегативноста на атомите?

Во табелата за дадените соединенија внеси ги атомите кои градат поларна врска (А-В), означи ја расоределбата на полнежот ( + и - атом) и диплониот момент

Поларни врски + атом -атом (D)H2

CH3F

CCl4

cis-1,2-дихлоретен

trans-1,2-дихлоретен

Кои од дадените молекули имаат =0 и зошто?

Врз основа на ММ и МЕП внеси ги податоците за дадените соединенија:

соединение име на функционална гр. структурна формулаатом со зголемена густина на

електрониформалдехид

метанол

фенол

Преглед на содржинатаметилхлорид

оцетна киселина

метиламин

диметилетер

етилацетат

VI Интермолекулски врски

Врз основа на молекулските модели нацртај како }е се распоредат најмалку по 3 молекули на H2O, NH3 и HF во дадениот простор.

H2O NH3 HF

Прашања:

1. Користејки ја VSEPR теоријата предвиди го аголот (< или > од Х°) и распоредот на врските околу секој од означените атоми?

C CH

H

H

O

HH C C

H

Cl

HN

CH3

CH3H3C CH3 CH2 C

O

O H

Агол

Молек.

Преглед на содржинатагеометрија

2. Како се менува големината на аглите на врските кај метан, вода и амонјак? Од што е предизвикана таа промена на аглите?

3. Забележи го трендот на менување на должината на врската поме|у:

Csp3 - Csp3 ___________, Csp2- Csp2 ___________, Csp – Csp____________

H-- Csp3___________, H—Csp2___________, H-- Csp___________,

Csp3 - Osp3 ___________, Csp3 – Osp2___________,

4. Како се менува должината на врската во зависност од хибридизацијата на атомите?

5. Каква е генерално зависноста помеѓу должината на врската и јачината на врската?

6. 1-бутанолот и диетилетерот имаат Мм 74. Кое од дадените соедниненија име повисока температура на вирење и зо{то? (напи{и ги структурните формулите на соединенијата)


Изработил

Проверил: Освоени поени

ВОВЕД ВО МОЛЕКУЛСКО МОДЕЛИРАЊЕ II(Конформациски анализи)

ПРЕДЗНАЕЊЕ: конформации кај алкани,; конформации кај циклоалкани; цис и транс изомерија кај алкени; Е- З номенклатура;

СОДРЖИНА: Newman-ови проекции, конформациони анализи на етан, пропан и бутан, и конформациони анализи на циклоалкани; цис и транс изомерија и Е-З номенклатура кај алкени;

I КОНФОРМАЦИОНИ АНАЛИЗИ

1. КОНФОРМАЦИИ НА АЛКАНИ

Преглед на содржинатаПри разгледување на можните конформации во кои можат да се најдат алакните најчесто се користат Newman-ови проекциони формули.

Newman-овите проекции представуваат едноставен и практичен начин за визуелизација на конформациите на органските молекули. Во Newman-овите проекции се гледа долж С-С врската а супституентите/лигантите се ориентирани еден кон друг онака како што се гледаат. Двата јаглеродни атоми се претставуваат со круг. Од центарот на кругот тргнуваат врските на предниот јаглероден атом, додека врските на задниот атом се скриени позади кругот.


1. Во лабораториски дневник нацртај ги молекулите на етан, пропан и бутан со помош на Newman-ови проекции.

Во прозорецот на Sparatn Build направи ги моделите на етан и пропан. Ротирај ја молекулата околу централната C-C врска во и забележи ги конформациите. (Види функција ’Internal rotation’ во припрачникот за SpartanBuild)

2. Од прозорецот на SpartanView отвори ги папките (folderite): Chapter3 -> Molecule ->Problem 3. Отвори ги сите три (a,b,c) структури на пропан. Разгледај ги прикажаните конформации и одреди ја најстабилната т.е. најнестабилната.

3. Направи го моделот на бутан и забележи ги сите можни конформации и вредностите за диедралниот агол. Предвиди ја енергијата и подреди ги по стабилност секоја од конформациите.

EтанСо помош на Newman-овите проекции може да се разгледува ротацијата на метил групите во молекулот на етан. На собна температура најголемиот број на сигма врски ротираат за 360°. Единствени исклучоци се соединенија кај кои супституентите врзани за јаглеродните атоми се просторно големи, неможат да поминат едне покрај друг заради што ја попречуваат ротацијата. Со ротацијата околу една врска се добиваат различни конформации на едно соединение, кои неможат да се разделат или изолираат. (конформер ¹ изомер !!!; изомерите се стабилни и можат да се изолираат на собна температура). Конформацијата со најниска енергија се нарекува ѕвездеста. Кај оваа конформација врските на предниот С атом се помеѓу врските на задниот С атом. Со ротација на едниот С атоми енергијата на молекулата расте и достигнува максимум во еклиспна конформација. Кај оваа конформација врските на предниот С атом ги покриваат врските на задниот С атом. Разликата помеѓу енергиите на двете конформации е 2.8 kcal/mol.

.

ПропанРазликата во енергиите помеѓу ѕвездеста и еклипсна конформација изнесува 3.2 kcal/mol. Зголемувањето на енергијата во однос на етанот е резулата на поголемите стерни интеракции помеѓу метил групата и водородниот супституент. Еклипсната конформација на пропанот има две H-H еклипсни и една H-CH3 еклипсна интеракција. Зголемувањето на енергијата за 0.4 kcal/mol е резултат на големината на метил групата која посилно го одбива H атомот. Од тука, кај молекулските интеракции особено значење е големината супституентите. Кај просторно поголеми супституенти интеракциите се посилни. (ако една H-H интеракција е 0.9 kcal/mol секоја H-CH3 интеракција е 1.3 kcal/mol)

.

Бутан (gauche, anti и syn конформации)Како кај етанот и пропанот и кај бутанот најстабилни се ѕвездестите конформации. Тој сепак се разликува по тоа што централната C-C врска има две различни ѕвездести конформации: anti и gauche. Конформацијата каде двете CH3 групи (на C1 и C4) се наоѓаат на спротивни страни се нарекува anti-бутан. Анти конформации се оние каде диедралниот агол (аголот кој го формираат/ зафакаат две рамнини меѓусебе, во овој случај едната рамнина ја формираат од C1, C2 и C3 а другата C2, C3 и C4) помеѓу две групи е 180°. Оваа ѕвездеста конформација има најниска енергија. Конформцаијата каде диедралниот агол помеѓу две CH3 групи е 60° се нарекува gauche бутан. Бидејки CH3 групите се блиску една до друга енергијата на конформацијата се зголемува за 0.9kcal/mol.

Преминот на молекулот од anti- до gauche- бутан конформација вклучува две еклипсни конформации. Кај овие конформери се јавуваат една еклипсна H-H интеракција и две еклипсни H-CH3 интеракции. Доколку се апроксимира (1.3 kcal за секоја CH3-H интеракција и 0.9 за H-H) енергијата на оваа конформација изнесува 3.5 kcal/mol што е многу блиску до реалната вредност од 3.4 kcal/mol. Со понатамошна ротација на CH3 групите се јаува и друга еклипсна конформација кај која диедралниот агол е 0° и истата претставува конформација со највисока енергија. Енергијата на оваа конформација се претпоставува дка изнесува некаде помеѓу 4 и 6 kcal/mol. (Ако претпоставиме дека една H-H интеракција е 0.9 тогаш се претпостаувава дека CH3-CH3 интеракциите се помеѓу 2.2 и 4.2 kacl/mol. Оваа конформација е со највисока енергија бидејќи вклучува две просторно големи групи (CH3).Енергиите на екслипсните конформации сепак се доволно ниски за да на собна температура молекулот постојано ротира околу централната С-С врска. Бидејки еклипсните конформации не се енергетскиот минимум, молекулот се јавува во овие конформации само кога преоѓа од една во друга ѕвездеста конформација.Така на собна температура, 80% од молекулот на бутанн се јавува во anti конформација а 20% во gauche.


За мерење на диедрален агол се селектира Dihedral од менито Geometry а потоа по редослед се избираат четири атоми (или 2 врски) за да се измери диедралниот атом помеѓу нив.

2. КОНФОРМАЦИИ НА ЦИКЛОАЛКАНИ

4. Направи модел (столица/када) на циклохексан во SpartanBuild и разгледај ги конформациите по должина на С-С врските. Забележи го обликот на молекулот на циклохексан

Цртање на циклохексан (паралелни линии)Доколку се разгледа моделот на прстенот на циклохексан ќе се увиди дека истиот е составен од паралелени врски. За едноставно цртање на истиот може да се применат неколку правила.Се започнува со пишување на едно ’V’ странично поставено, чии линии (a и b) се приближно еднакво долги. Од краевите на ’V’ се цртаат две паралелни линии (c и d) кои се усмерени надолу (со должина приближна како a и b). Од крајот на линијата d. се црта линија паралелна на линијата a. и со должина приближна на истата (e).Последната линија f. ги поврзува линијата c со линијата e. и истата треба да е паралелна со линијата b.

Аксијални и екваторијални врскиПостојат 2 типа на водородни атоми на прстенот на циклохексан аксијални и екваторијални. Аксијалните се усмерените вертикално нагоре и надолу и се паралелни едни на други. Атомот поставен над/под рамнината која ја опишуваат 4 јаглеродни атоми од прстенот секогаш добива аксијална ориентација нагоре/ надолу.

Екваторијалните водорни врски НЕ се паралелни една со друга. Тие се паралелни со две С-С врски во прстенот.Така екваторијалните врски на: - С1 И С4 се паралелни со С2-С3 И С5 –С6 врските (A)- С2 И С5 се паралелни со С3-С4 И С6-С1 врските (B)- С3 И С6 се паралелни со С4-С5 И С1-С2 врските (C)


5. Направи модел на аксијален (CH3- во аксијална положба) и екваторијален (CH3- во екваторијална положба) метилциклохексан во конформација ’столица’ и спореди ги нивните енергии. Измери го растојанието помеѓу:

водородниот атом на аксијалната метил група и аксијалните водородни атоми на С3 и С5 и

аксијалниот Н-атом на С-1 и аксијалните Н-атоми на С-3 и С-5, кога CH3- групата е во екваторијална положба

Забележи кое растојание е пократко (1. или 2.)Нацртај ги Newman-овите проекции долж С1-С6 и С2-С1, за аксијален и екваторијален

метилциклохексан. Означи ги gauche-бутан интеракциите (онаму каде што се јавуваат).

6. Од прозорецот на SpartanView отвори ги папките (folderite): Chapter3 -> Molecule ->Problem 4. Отвори ја структурата и одговори зошто конформацијата на метилциклохексан која е прикажана не е најстабилна.

7. Од прозорецот на SpartanView отвори ги папките (folderite): Chapter3 -> Molecule ->Problem 5. Отвори ги структурите на аксијален метилциклохексан. Одговори која од структурите е постабилна (А или Б) и зошто?

8. Изгради ММ на најстабилната конформација на следните соединенија:

a) trans-1-метил -3- t-бутил циклохексанb) cis-1- метил -3- t-бутил циклохексан c) trans-1- метил-4- t-бутил циклохексанd) cis-1- метил-4- t-бутил циклохексан

*tert (t)-бутил = 1,1-диметилетил група


Вежба бр. Вовед во молекулско моделирање (конформациски анализи)

Студент Бр. на индекс гр.I КОНФОРМАЦИИ КАЈ АЛКАНИ

Newman-ови проекции Во табелата внеси ги Newman-овите проекции (од дадената перспектива) на молекулите A,B и C.

Нацртај ги Newman-овите проекции (С1-С2 и С3-С2) на дадените структури на пропан и забележија ја конформацијата:

пропан С1-С2 С3-С2


Со Newman-ови проекции нацртај ги сите можни конформации на бутан кои би се добиле со ротација околу C2-C3 врската. Конформациите означи ги со броеви и распореди ги во дијаграмот соодветно на нивната енергија и аголот на ротација.

ѕвездести:

еклипсни:

II КОНФОРМАЦИИ КАЈ ЦИКЛОАЛКАНИ

diedralen agol (°) (pome|u dve metal grupi)

ENERGIJA

1

1

3

2

2

3

2

1

3

Преглед на содржината Во прстенот на циклохексан внеси ги аксијалните и екваторијалните врски и заокружи го одговорот:

1. метил група во екваторијална положба на С3 ќе биде ориентирана 1.надоле / 2. нагоре2. метил група на С-4 која е ориентирана нагоре е 1. постабилна/ 2. понестабилна од

метилната група на С-1 ориентирана нагоре3. смести ја метилната група С-6 во најстабилна ориентација. Дали истата е ориентирана 1.

нагоре или 2. надоле?

1

4

Þ Нацртај ја молекулата на аксијален и екваторијален метилциклохексан, забележи ги потребните податоци а во Newman-овите проекции забележи каде се јавуваат gauche бутан интеракции. Врз основа на сите податоци заклучи која молекула е постабилна.

1. аксијална метил конформација 2. екваторијална метил конформација

растојание помеѓу Н атомот од аксијлната СН3- гр. и растојание помеѓу аксијален Н атом на С1 иН аксијален на С3 Н аксијален на С5 Н аксијален на С3 Н аксијален на С5

Newman-ови проекции

С1-С6 С2-С1 С1-С6 С2-С1

Која од двете прикажани структури е постабилна и зошто?


1. 2.

III ДИСУПСТИТУИРАНИ ЦИКЛОАЛКАНИ

Во табелата внеси ја ориентацијата (аксијална/екваторијална) на групите ((CH3)3C- и CH3- ) кога соединението се наоѓа во најстабилната конформација:

соединениеориенитација на:

(CH3)3C- CH3-

trans-1-t-бутил-3-метилциклохексан

cis-1- t -бутил-3-метилциклохексан

trans-1- t -бутил-4-метилциклохексан

cis-1- t -бутил-4-метилциклохексан

Именувај го соединението и нацртај ја конформацијата (циклохексан столица + аксијални и екваторијални врски) со најниска енергија.

Конформација со најниска Е Конформација со најниска ЕCH3

CH3

CH3CH3

Конформација со најниска Е Конформација со најниска ЕCH3

CH3

CH3CH3

Преглед на содржината Изработил Проверил: Освоени поени

ТЕОРЕТСКИ ОСНОВИ, МЕХАНИЗМИ НА РЕАКЦИИ И ЕКПЕРИМЕНТАЛНИ ТЕХНИКА НА СИНТЕЗА И АНАЛИЗА НА

НЕКОИ ОРГАНСКИ СОЕДИНЕНИЈА

синтеза на ацетанилид П1

СИНТЕЗА НА АЦЕТАНИЛИД

Време на изведба: 2 часа

Апаратура: вакуум филтрација

Реакција:

1 Внимателно!!! Концентрирана киселина!

2 Внимателно!!! Анхидридот и оцетната киселина може дапредизвикаат изгоретини ако дојдат во допир со кожата

За вежбата...По изведување на синтезата да се пресмета приносот на ацетанилид и да се асигнира IR спектарот.

Реагенси:

C6H5NH2 0,027 mol конц. HCl 0,027 mol(CH3CO)2O 0,032 mol CH3COONa 0,050 molАктивен јаглен

Постапка:

Во чаша или колба се става 65 mL вода, анилинот и конц. HCl.1 Смесата се меша се додека анилинот целосно се раствори. Ако растворот е обоен, се додаваат околу 0,2 g активен јаглен и со повремено мешање се загрева околу 5 минуту на температура од 50 °С. На растворот добиен по филтрирањето на активниот јаглен му се додава анхидридот на оцетна киселина,2 а потоа веднаш се додава пропишаното количество натриумацетат предходно растворено во 12,5 mL вода. Смешата с промешува и се лади во мраз. Создадените кристали од ацетанилид се филтрираат на вакуум, се измиваат со ладна вода и се сушат.

Погоден растворувач за прекристализација: вода

Температурата на топење: 113 °С.

NHCCH3

O

3. CH3COONa

NH2

1. HCl 2.(CH3CO)2O


Објаснување на механизмот на реакција: Ацетилирањето на анилинот се одвива по механизам на нуклеофилна ацил супституција (адиција –елиминација).

Директното ацетилирање на анилинот со анхидрид на оцетната киселина не претставува најпрактичен синтетски пат, бидејќи се создава значителна количина на спореден продукт, односно диацетилиран анилин.

Овој продукт се јавува иако амидниот азот на ацетанилидот е помалку нуклеофилен од азотот на анилинот како резултат на делокализацијата на слободниот електронски пар од амидниот азот.

Во текот на реакцијата растворот станува кисел поради зголемување на концентрацијата на оцетна киселина, заради што азотот на анилинот се протонира и значително му се намалуваат нуклеофилите карактеристики. Овој проблем е поистакнат кога како реагенс за ацетилирање се користи ацетил хлорид поради што мора да се користи и слабо нуклеофилниот пиридин како растворувач.

CO

C

O

O

CH3

CH3

NH2 C

O

C

O CH3

N

H

H

O- CH3

+

C

O

NHCH3

H

+

+ CH3COO-

CH3 C

O

NH

+ CH3COOH

NC

C

O

O

CH3

CH3

N CCH3

H

O

N CCH3

H

O-

+


Доколку реакцијата се изведува во растворувач, а не само во анхидрид на оцетна се спречува создавање на диацетилиран продукт и се намалува брзината на реакцијата. Како растворувач може да се користи вода бидејќи истовремено е и ефтин и безбеден.

На прв поглед изгледа дека водата не е погоден растворувач за оваа реакција бидејќи анилинот не е растворлив во неа. Сепак, анилинот може да се претвори во растворлив преку конверзија во аминиум јон кој е растворлив во вода.

На овој начин, слободниот електронски пар од азотот е врзан со водородот, поради што протонираната амино група повеќе не е активна како нуклеофил.

Натриум ацетатот се додава на растворот на анилиниум хлорид за да создаде рамнотежна концентрација на анилин под границата на растворливост.

Слободниот анилин понатаму реагира со анхидридот на оцетната киселина при што рамнотежата се поместува на десно за да се создаде нов депротониран анилин за реакцијата.

NH2HC l

NH3+

NH3+

C

O

CH3 O-

+ NH2 C

O

CH3 OH+

идентификација на ацетанилид П1

СИНТЕЗА НА СУЛФАНИЛАМИД ОД АЦЕТАНИЛИД

Внеси ги меѓупродуктите во синтезата на сулфаниламидот и именувај ги.

produkt 1

3. CH3COONa1.HCl 2.(CH3CO)2ONH2

produkt 1

2ClSO3H

produkt 2

NH3

produkt 3produkt 2

NH2H2NSO2

produkt 3

H3O+


Инфрацрвен спектар на анилин (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)

Функционална гр. Вибрација на врска Бранов број (цм-1)


Инфрацрвен спектар на ацетанилид (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/


синтеза на бензоин С2

СИНТЕЗА НА БЕНЗОИН


Апаратура: за загревање под рефлукс, вакуум филтрација

Реакција:

1 Внимателно!!! Многу токсичен!!!Р-рот на КЦН не смее да дојде во контакт со минерални к-ни(се ослободува ХЦН)!!!

2 Внимателно!!!Реакцијата може да биде бурна,и смесата да се исфрли прекуладилото


Реагенси:

C6H5CHO 0,1 mol C2H5OH 25 mLKCN (раствор) 2 g во 5 mL H2O

Постапка:

Во колба се мешаат пропишаните количества на бензалдехид и етанол. На овој раствор, внимателно1 се додава и растворот на калиум цијанид. Колбата се поврзува со повратно ладило и смесата се загрева, во почеток внимателно,2 а потоа на 95 °С за времет од 30 минути. По загревањето, бистриот раствор се излева во лабораториска чаша и се остава да се олади. Со ладење се издвојуваат бело-жолтеникави кристали од бензоин, кои од растворот се одделуваат со вакуум филтрација. Кристалите од бензоин се испираат со малку ладна вода.

Погоден растворувач за прекристализација: метанол


C

H

OH

C

OKCN

CO

H2


По изведување на синтезата да се пресмета приносот на бензоин и да се асигнират IR спектри.


Објаснување на механизамот на реакцијата (ацилоинска кондензаија):

Во присуство на цијанидни јони како специфичен катализатор, молекулите на бензалдехид кондензираат (димеризираат) меѓусебно при што настанува бензоин (a-хидрокси кетон).

Механизам на реакцијата на т.н. бензоинска кондензација се објаснува на следниот начин. Најпрвин се адира цијаниден анјон врз карбонилната група на бензалдехидот, при што доаѓа до промена на вообичаениот полнеж на карбонилниот С-атом па така истиот од електрофилен по депротонирање станува нуклеофилен.

Депротонацијата настанува под дејство на силна база. Создадениот карбанјон резонантно се стабилизира преку делокализација на полнежот во ароматичниот прстен и цијано групата.

Вака настанатиот карбанјон, влегува во реакција на нуклеофилна адиција со карбонилната група на друга молекула на бензалдехид.

Во следните чекор настанува протон трансфер и заминување на цијанидната група при што се формира бензоин.

Бидејки ХЦН е слаба киселина (пКа = 8.7), водениот раствор на калиум цијанид е базен заради што се забрзува формирањето на анјонските интермедиери во реакцијата. Во исто време, базноста на растворот овозможува да течат и некои споредни реакции. На


пример, ако алдехидот има водородни атоми прикачени за a-С-атомот истите ке бидат одстранети (во алкална средина) при што понатаму реакцијата ќе тече по механизам на алдолна кондензација. Одтука бензоинската (ацилоинска) кондензација е реакција која е карактеристична за карбонилни соединенија кои немаат a-Н-атоми, каков што е бензалдехидот, или соединенија кои немаат ни a-С-атом, како формалдехидот.Цијанидниот анјон е специфичен катализатор за бензоинската реакција. Заради тоа прикажаниот механизам не е карактиеристичен за други анјони како хидроксилниот, хлоридниот итн.

тиамин катализирана синтеза на бензоин С3

Синтеза на бензоин катализирана од витаминот Б1 (тиамин)

Голем број на биохемиски реакции кои се одвиваат во човековиот организам по својот механизам се многу слични на бензоинската кондензација и јасно е дека не се катализирани од (многу токсичниот) цијаниден јон. Утврдено е дека витаминот Б1 (тиамин), во форма на коензим - тиаминпирофосфат, учествува во биохемиски реакциии слични на бензоинската кондензација, на начин кој е комплетно аналоген на цијанидниот јон (од оваа вежба). Од тука е и можноста тиаминот да се искористи како катализатор во една органска хемиска реакција каква што е синтезата на бензоин.

Протонот на С-2 од тиазолната структура е силно кисел и при негово отстранување се формира карбанјонот кој е стабилен поради присуство на соседен азотен атом со позитивен полнеж.

Оваа структура понатаму реагира со нов молекул на бензалдехид по механизам ист како и оној на цијанидниот јон (обиди се да ја допишеш реакцијата).

Прашање (П+)Предвиди дали ацилоинска (бензоинска) кондензација може да настане доколку наместо бензалдехид како реактант имаме: (1) 4-метилбензалдехид; (2) 4-трифлуорометилбензалдехид и (3) 4-Н-диметиламинобензалдехид. Напиши ги продуктите кои би се формирале и образложи го одговорот!


Инфрацрвен спектар на бензалдехид (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)



Инфрацрвен спектар на бензоин (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


Oksidacija na benzoin do benzil mehanizam na reakcija

ОКСИДАЦИЈА НА БЕНЗОИН ДО БЕНЗИЛ (СИНТЕЗА НА БЕНЗИЛ)


Апаратура: за загревање, вакуум филтрација

Реакција:

1 Внимателно!!!Да се работи во дигестор!!!Се создаваат многу токсичнипареи од азотни оксиди!!! Да не се вдишува!!!

2 се издвојува темно кафена масловидна течност

3 Провери рН со син лакмус

За вежбата...По изведување на синтезата, да се пресмета приносот на добиенот бензил и да се асигнира спектарот на продуктот.

Реагенси:

бензоин 0,025 mol“HNO3” 25 mL

Постапка:

Во колба се мешаат пропишаните количини на бензоин и азотна киселина. Смесата, со често клумкање, се загрева на водена бања се додека не престанат да излегуваат темно кафени пареи1 (1/2 до 2 часа). За тоа време бензоинот наполно преминува во бензил.2 Откако ќе заврши оксидацијата, реакционата смеса се излева со чаша во која има 150 mL ладна вода. Притоа, смесата интензивно се меша се додека масловидниот слој потполно не се трансформира во вид на жолти кристали. Смесата се филтрира преку бихнерова инка, а кристалите повеќе пати се измиваат со вода за да се отстрани заостанатата азотна киселина.3 По филтрирањето, издвоените кристали се ставаат на парче хартија и се сушат на воздух.

Погоден растворувач за прекристализација: етанол

Температурата на топење: 94-95 °С.

C

H

OH

C

O

HNO3 C C

O

O

Oksidacija na benzoin do benzil mehanizam na reakcija

Објаснување на механизамот на реакцијата (реакција на оксидација на бензоин):

При реакција на добивање на бензил настанува оксидација на бензоинот со помош на азотна киселина. Оксидацијата на бензоинската ОН група во С=О група вклучува интермедиерно формирање на нитратен естер кој содржи атом кој се редуцира за време на оксидацијата на органскиот супстрат.

Механизмот на оксидација на бензоинот е следниот:

Identifikacija na benzil

Инфрацрвен спектар на бензил (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


Sinteza na benzilna kiselina postapka

СИНТЕЗА НА БЕНЗИЛНА КИСЕЛИНА


Апаратура: за загревање под рефлукс, вакуум филтрација

Реакција:

1 Кристализацијата не настануваведнаш! Смесата постепено (сомешање) се лади до собна темпе-ратура, а потоа да се лади под чешма.Ако и по 30 мин не се формирааткристали се користат методи за иницирање на кристализацијата

2може да се измијат со мала количина етанол за да се одстрани бојата


Реагенси:

бензил 0,0143 mol KOH 0,054 mol во 6 mL H2O C2H5OH 10 mL“HCl”

Постапка:

Во колба се става пропишаната количина на бензил и етанол, се промешува и се додава предхоно подготвениот р-р на KOH. Колбата се поврзува со повратно ладило и се загрева на загреана водена бања (10-15 min). Потоа, содржината од колбата се излева во лабораториска чаша. Со ладење, се издвојуваат кристали од калиумовата сол на бензилната киселина.1 Добиените кристали се одвојуваат со вакуум филтрација,2 а потоа истите се раствораат во 20-25 mL вода. Вака добиениот раствор се закиселува со концентрирана HCl при што се таложат кристали од бензилната киселина. Истите се филтрираат на вакуум и се измиваат со вода.

Погоден растворувач за прекристализација: вода

Температурата на топење: 150-153 °С.

C

O

C

OKOH C C

OHO

-O

K+

C C

OHO

HO

"HCl"

Sinteza na benzilna kiselina postapka

По изведување на синтезата да се пресмета приносот и да се асигнира спектарот на бензилна киселина.

Sinteza na benzilna kiselina pra[awe

Објаснување на механизамот на реакцијата (реакција на бензилно преуредување):

1,2-дикетоните, во присуство на силна база се преуредуваат давајки a-хидроксикарбоксилни киселини. Во првиот чекор на реакцијата доаѓа до нуклеофилна адиција на хидроксидниот анјон врз еден од карбонилните С-атоми.

Во следниот чекор е настанува преуредување при кое мигрира фенилната група на соседниот карбонилен С атом.

Третиот чекор вклучува брз трансфер протон од карбоксилната група на алкоксидниот анјон.

Интермедиерот кој се добива понатаму може да се протонира и да даде a-хидрокси карбоксилна к-на.

Sinteza na benzilna kiselina pra[awe

Прашање (П+)Дали соединението 1,3-дифенилпропан-1,3-дион во алкална средина (КОХ) ќе подлегне на ‘преместување’ како и бензилот (1,2-дифенилетан-1,2-дион)? Образложи го одговорот и напиши ги можните продукти при оваа реакција.

Identifikacija na benzilna kiselina

Инфрацрвен спектар на бензилна киселина ((http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/))


Identifikacija na benzilna kiselina

Sinteza na acetilsalicilna kiselina postapka

СИНТЕЗА НА АЦЕТИЛСАЛИЦИЛНА КИСЕЛИНА


Апаратура: загревање, вакуум филтрација

Реакција:

1 Внимателно!!! Силно корозивни супстанции!

2 со додавање на вода неизреагираниот анхидрид на оцетната киселина се хидролизира до оцетна киселина

3 доколку не се формираат кристали се користат методи заиницирање на кристализацијата


Реагенси:

салицилна киселина 0,025 mol (CH3CO)2O 0,063 mol“H2SO4”

Постапка:

Во колба се става пропишаната количина на салицилна киселина, внимателно се додава анхидридот на оцетна киселина1 и 5 капки концентрирана H2SO4.1

. Реакционата смеса се загрева 15 min на водена бања. По загревањето, во колбата, капка по капка се додаваат 5 mL вода.2 Реакционата смеса се лади и се додаваат 35 mL ладна вода при што кристализира ацетилсалицилната киселина.3 Добиените кристали се одвојуваат со вакуум филтрација и се измиваат со вода.

Погоден растворувач за прекристализација: вода, слабо закиселена со оцетна киселина


Sinteza na acetilsalicilna kiselina postapka

По изведување на синтезата да се пресмета приносот и да се асигнираат спектарите на анхидрид на оцетна киселина, салицилна и ацетилсалицилна киселина.

Sinteza na acetilsalicilna kiselina mehanizam na reakcija

Објаснување на механизмот на реакцијата (Fisher-ова естерификација)

Естрите на карбоксилните киселини можат да се добијат во директна реакција на карбоксилна киселина и алкохол (Фисцхер-ова естерификација) или во реакции на алкохол со деривати на карбоксилни киселини (анхидриди или ацилхалогениди).

Кога се работи за Фисцхер-овата естерификација, таа не може да се одвива без присуството на катализатор и силно дехидратационо средство (најчесто сулфурна киселина). Механизмот на ваквата естерификација ги опфака следните чекори:

1. Кисело-катализирано протонирање на карбонилниот О-атом со што се зголемува електрофилноста на карбонилниот С-атом

2. Нуклеофилен напад на кислородот од алкохолната група врз карбонилниот С-атом3. Протон трансфер 4. Издвојување на молекул на вода5. Депротонирање на кислородот и формирање на естер

Естерификација е бавна и реверзибилна реакцијата. Уште на почетокот при формирање на првите количества на продукт започнува и спротивната реакција - хидролиза.

На 20 °С брзината на реакцијата во двата правци е мала и потребни се неколку дена за да се воспостави рамнотежа. Загревањето ја забрзува реакцијата односно настанувањето на реакционата рамнотежата, меѓутоа значително не влијае на положбата на рамнотежата

За да се добие поголема количина на продукт (естер) реакционата рамнотежа потребно е да се помести кон десно. Ова се постигнува со користење на еден од реактантите во вишок или одстранување на продуктите, најчесто водата.

За лабораториско добивање на естри многу често се користат методи кои и се засноваат на реакции помеѓу алкохоли и деривати на карбоксилните киселини (хлориди, анхидриди). Истите се пореактивни поради природата на атомот или атомската група која заминува. Овие реакции се практично нереверзибилни и брзи особено ако се катализирани од силни неоргански киселини.

1 2

3

45


Инфрацрвен спектар на анхидрид на оцетна киселина (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)

Инфрацрвен спектар на салицилна киселина (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)

Инфрацрвен спектар на ацетилсалицилна киселина (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)

Функционална гр.

Вибрација на врска Бранов број (цм-1)






Sinteza na benzoeva kiselina i benzil alkohol postapka

СИНТЕЗА НА БЕНЗОЕВА КИСЕЛИНА И БЕНЗИЛ АЛКОХОЛCanizzaro-ва реакција


Апаратура : дестилација под атмосферски притисок, екстракција, вакум филтрација

Реакција:

1 Внимателно!!! Реакцијата е егзотермна.

2 Дихлорометанот е погоден растворувач за екстракција на добиениот бензилалкохол3 Отстранување на неизреагиранбензалдехид

4 Неутрализација на ослободениот СО2

5206 °С!!! При дестилација користи воздушно ладило!!!

За вежбата... Да се пресмета приносот на продуктите и да се асигнираат нивните IR спектрите.

Реагенси: C6H5CHO 5 mL KOH 5,5 gДихлорметан 30 mLБезводен Na2SO4

5% NaOH40% NaHSO3

конц. HCl

Постапка:Во ерленмаер пропишаната количина KOH се меша со 4 mL вода се додека потполно не се раствори.1 Потоа се додава бензалдехидот. Ерленмаерот се затвара со тапа и енергично се меша се додека не се формира постојана емулзија. Смесата се остава да стои преку ноќ.

На создадената емулзијата, со постојано мешање се додава вода во мали порции се додека истата не се раствори. Добиениот раствор се екстрахира два пати со по 15 mL дихлорметан. 2 Водениотслој како и дихлорометанскиот екстракт одделно се третираат.

1) Дихлорметанскиот екстракт се префрла во одделителна инка и се промива прво со 10 ml заситен раствор на NaHSO3,3 а потоа со 15 mL 5% раствор на NaOH.4

Понатаму, дихлометанскиот екстракт се суши со безводен Na2SO4, а потоа се изведува дестилација под атмосферски притисок при што дестилираат дихлорметанот (40 °С) и бензилалкохолот (206 °С).5

2) Водениот слој по екстракцијата се закиселува со конц. HCl. При тоа кристализира бензоевата киселина, чии кристали се одвојуваат со филтрација под вакуум.

Погоден растворувач за прекристализација: вода Температурата на топење: 122 °С.

2C

O

HC

OH

H

H CO

OHKOH

+

Sinteza na benzoeva kiselina i benzil alkohol pra[awa

Објаснување на механизмот на реакција (диспропорцинирање на алдехиди) :Цаниззаро-вата реакција претставува базно катализирано диспропорционирање на

алдехиди кои немаат a-Н атом. Оксидациониот продукт кој се добива е карбоксилна киселина, а продуктот на редукција е алкохол. Алдехидите со a-водороден атом не ја даваат оваа реакција бидејки кога таквите соединенија ќе се третираат со база обично настанува реакција на алдолна кондензација (депротонација на a-водородниот атом) која е многу побрза.

Во првиот чекор на реакциониот механизам настанува нуклеофилна адиција на хидроксилниот анјон врз карбонилниот С-атом на алдехидот при што се формира алкоксиден јон (1) кој понатаму може да се депротонира во силно базна средина и да даде дианјон (2).

Силниот електрон донорен карактер на a-кислородниот анјон (О-) значително ја забрзува способноста на алдехидниот водород како група која заминува заедно со електронскиот пар (Н-) односно како хидриден јон. Овој ефект е уште посилен кај дианјонот (2).

Понатаму, хидридниот јон напаѓа нов молекул на алдехид (нуклеофилна адиција) при што истовремено се формира алкоксиден анјон и карбоксилина киселина, која брзо се депротонира во карбоксилатен анјон. Ако хидридниот јон доаѓа од (2), се формира карбоксилатен анјон додека алкоксидниот јон зема протон од растворувачот.

Кога во реакцијата учествуваат два различни алдехиди без a-Н атоми истата се нарекува вкрстена Цаниззаро-ва реакција. Лабораториски, оваа реакција најчесто се користи за синтеза на алкохол од алдехид кој нема a-водороден атом при што формалдехидот претставува средство за редукција. Како продукт на оваа реакција се јавува мравската киселина, а соодветниот алкохол се добива во висок принос.Прашања:

1 2

1

2

Sinteza na benzoeva kiselina i benzil alkohol pra[awa Да се напишат механизмите на реакција која се одвива во алкална средина (КОХ/НаОХ) помеѓу:

а)

Реакцијата се одвива по механизам на*_________________________________________

@

б)

Реакцијата се одвива по механизам на__________________________________________

Identifikacija na benzoeva kiselina i benzil alkohol

Инфрацрвен спектар на бензоева киселина (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)

Инфрацрвен спектар на бензил алкохол (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


Вибрација на врска

Бранов број (цм-1)




http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/

Identifikacija na benzoeva kiselina i benzil alkohol

Sinteza na anomeri na glukoza pentaacetat postapki

СИНТЕЗА НА АНОМЕРИ НА ГЛУКОЗА ПЕНТААЦЕТАТ


Апаратура: загревање под рефлукс, вакуум филтрација, определување на Тт

Реакција:

Постапка 1:

Во аван се меша и спрашува пропишаната количина глукоза и натриум ацетат. Смесата се става во колба и се додава анхидридот на оцетна киселина. Се загрева на водена бања со повратно ладило (~1,5 х). Во почетокот треба често да се промешува со цел цврстите супстанции потполно да се растворат. По загревањето, топлиот раствор полека се додава во чаша со 50 мЛ ладна вода. Формираниот продукт се филтрира на вакуум. Се прекристализира од метанол (Тт 130-132 °С).

Постапка 2:

Во колба и се става пропишаното количество ЗнЦл2 и внимателно се додава анхидридот на оцетна киселина. Смесата се загрева на водена бања со повратно ладило до потполно растворање на ЗнЦл2. Во мали порции, глукозата се додава на врелиот раствор од ЗнЦл2-(ЦХ3ЦО)2О. Потоа, реакционата смеса се загрева (~1 х) со повремено мешање. По загревањето, топлиот раствор полека се додава во чаша со 120 мЛ ладна вода. Формираниот продукт се филтрира на вакуум. Се прекристализира од метанол. (Тт 109-111 °С)

За вежбата...По изведување на синтезите да се пресмета приносот на продуктот, да се одговорат прашањата.

Реагенси за постапка 1:D-глукоза (смеса на аномери) 2,5 g (CH3CO)2O 12,5 mLbezvoden CH3COONa 2 g

Реагенси за постапка 2:D-глукоза (смеса на аномери) 2,5 g ZnCl2 во (CH3CO)2O 0,5 g во 14 mL

1 2

Sinteza na anomeri na glukoza pentaacetat mehanizam na reakcija

Објаснување на механизмот на реакцијата:Реакција на ацетилирање на шекери

Реакција на ацетилирање на глукозата претставува реакција на нуклеофилна ацил супституција. При тоа доаѓа до естерификација на сите пет хидроксилни групи кај глукозата.

За ацетилирање на глукоза постојат неколку методи кои даваат различен стереохемиски продукт на аномерниот центар.

Метод 1: за ацетилирање се користи смеса од анхидрид на оцетна киселина / пиридин, а реакцијата се изведува на собна температура.Во овој метод, реакцијата на ацетилирање на хидроксилна група на аномерниот центар е побрза од компетитивниот процес на отварање на цикличниот хемиацетал и мутаротација. Притоа како продукт се добива смеса од аномери (a и ) која одговара на составот на аномерната смеса на неацетилиранта глукозата.

Метод 2: за ацетилирање се користи смеса од анхидрид на оцетна киселина / натриум ацетат при што реакционата смеса се загрева под рефлукс (100°)Користењето на повишена температура во овој метод овозможува мутаротацијата да настане многу побрзо од самата реакција на ацетилација. Бидејки екваторијалната -хидроксилна група има поизразени нуклеофилни својства (од a-хидроксилната група) истата најчесто реагира давајки - пентаацетат како главен продукт.

Метод 3: за ацетилирање се користи смеса од анхидрид на оцетна киселина / Lewis-ова киселина (ZnCl2). Силната Lewis-овата киселина ја катализира еквилибрацијата на создадените аномери при што рамнотежата е поместена главо кон создавање на a- пентаацетат.

Izolacija na eugenol postapka 1. Нацртај ја Fischer-овата проекциона формула на D-глукоза и означи ги јаглеродните атоми (1-6)

2. Напиши ја реакцијата на формирање на цикличен хемиацетал кај глукозата и нацртај ги Haworth-овите проекции на аномерните форми кои може да се јават кај глукопиранозата.

3. Напиши ги структурите на a- и -глукопираноза во конформација столица и означи кој аномер е постабилен.

4. Кај -D-глукопиранозата можни се две конформации. Нацртај ги истите и означи ја постабилната.

5. Што е мутаротација?

Izolacija na eugenol postapka

ИЗОЛАЦИЈА НА ЕУГЕНОЛ ОД КАРАНФИЛЧЕ


Апаратура: дестилација со водена пареа, екстракција, дестилација под атомсферски притисок

Структурна формула:

Апаратура:

За вежбата...Да се пресмета % на еугенол во каранфилче како однос помеѓу м на добиен еугенол / м на каранфилче.

Реагенси:

Исушени цветни чашки од Eugenia Caryophyllata 10 g дихлорометан 30 mL

Постапка:Пропишаното количество каранфилче се толчат во аван, а потоа се префрлаат во колба од ~500 mL. Се додаваат 150 mL вода и смешата се дестилира со водена пареа се додека дестилираат масни капки (min 50 mL дестилат). Дестилатот понатаму се екстрахира двапати со пропишаната количина на дихлорометан. Дихлорметанските екстракти се собираат и се сушат со безводен Na2SO4. Со дестилација се одвојува дихлорометанот. Остатокот во колбата е масловидна безбојна течност од етеричното масло од каранфилче кое во најголем процент содржи еугенол (Тв = 253 °С; = 1,06 g/cm3).

2-метокси-4-алилфенол;2-метокси-4-(2-пропенил)фенол

OH

OCH3

CH2 CH CH2

Izolacija na eugenol postapka

Инфрацрвен спектар на еугенол (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


Izolacija na kofein postapka

ИЗОЛАЦИЈА НА КОФЕИН ОД ЧАЈ


Апаратура: екстракција, дестилација по атмосферски притисок

Структурна формула:

1 екстрахираните танини или др. кисели компонентсе преведуваат во соли

2 не треба премногу енергично да се меша за да не настане емулизија


Потребно е да се измери масата на празна и сува колба (м1), која понатаму ќе се користи за дестилација на хлороформскиот раствор на кофеин. Одкога ќе издестилира целиот хлороформ колбата се лади и се мери нејзината маса (m2 = колба + кофеин).

Да се пресмета % на кофеин во чајот како однос помеѓу м на добиен кофеин и м на чај земен за екстракција.

Реагенси: чај 30 g дихлорметан 40 mLNa2CO3 8 g

Постапка:Во чаша од 1000 mL се става ~250 mL вода,

пропишаната количина на Na2CO31 и чај. Смесата се

загрева до вриење. Се остава 10 min da vrie по што се лади до собна температура. Потоа се филтрира на бихнерова инка преку 2 филтерни хартии. Филтратот двапати се екстрахира со дихлорметан. 2

Дихлорметанските екстракти се комбинираат и се се сушат со безводен Na2SO4. Се декантира дихлорметанот во сува предходно одвагана колба и се дестилира на водена бања. Откако ке издестилира целата количина, по ѕидовите на колбата остануваат нафатени кристали од кофеин.

Добиениот кофеин може да се пречисти со сублимација. Тт = 238 °С

1,3,7-trimetilksantin

N N

N

CH3

CH3O

O

CH3 N

Izolacija na kofein postapka

Инфрацрвен спектар на кофеин (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


Sinteza na nepoznat produkt I postapka

СИНТЕЗА НА НЕПОЗНАТ ПРОДУКТ(И): РЕАКЦИЈА ПОМЕЃУ БЕНЗАЛДЕХИД и АЦЕТОН ВО АЛКАЛНА СРЕДИНА

Реакција:

Реагенси:2.4 mL бензалдехид0.9 mL ацетон14 mL 96% EtOH18 mL 1% НаОХ

Постапка:

Во колба се мешаат пропишаните количини на бензалдехид, ацетон и етанол. На оваа смеса се додава р-р на НаОХ. Содржината од колбата се меша 30 мин на собна температура. Притоа се формира жолт талог (непознатиот продукт) на дното на колбата. Талогот се одделува со вакуум филтрација и се измива со ладна вода. Продуктот може да се прекристализира од етанол. Тт 110-111°С. Во прилог е даден IR спектарот на непознатиот продукт.

Предложи го механизамот по кој би се одвивала реакцијата:

Sinteza na nepoznat produkt I pra[awa i identifikacija

Именувај го типот на реакцијата по кој се одвива синтезата на непознатиот продукт и одговори за кои соединенија таа е карактеристична?

Напиши ги структурите на можните изомери на продуктот кој е синтетизиран. Кој од изомерите би бил главен продукт во реакцијата? (образложи го одговорот!)

Инфрацрвен спектар на непознат продукт 1 (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)




Sinteza na nepoznat produkt II pra[awa

СИНТЕЗА НА НЕПОЗНАТ ПРОДУКТ(ИИ): КИСЕЛО-КАТАЛИЗИРАНА РЕАКЦИЈА ПОМЕЃУ АНХИДРИД НА ОЦЕТНА КИСЕЛИНА И ИЗОАМИЛ АЛКОХОЛ

Реакција:

Реагенси:0.0183 мол изоамил алкохол (3-метилбутан-1-ол)0.0233 мол анхидрид на оцетна киселинаконц. сулфурна киселина

Постапка:Вежбата се изведува во дигестор!

1. Пропишаната количина на анхидрид на оцетна киселина се става во сува епрувета и се додаваат 3 капки “Х2СО4”

2. Внимателно се додава алкохолот и се меша. 3. Епруветата се загрева на водена бања 5 минути4. Се додаваат 8 капки дестилирана вода со постојано мешање5. Реакционата смеса се лади до собна температура и се остава да стои додека не се

забележи издвојување на два слоја. 6. Долниот слој треба се одстрани со пастерова пипета, а на горниот му се додава:

1) 6 mL р-р на На2ЦО3. Се меша и се остава повторно да се одделат слоеви. Долниот слој повторно се отстранува

2) 6 mL заситен р-р на NaCl. Се меша и се остава да се одделат слоеви. Се одвојува и исфрла долниот слој

3) На слојот што останува во епруветата се додава безводен Na2SO4 (10 min)7. Со декантирање се собира продуктот (Тв 142 °С, види IR спектар)

Sinteza na nepoznat produkt II pra[awa

Прашања:

1. Предложи го механизмот по кој ќе се одвива реакцијата на синтеза на непознатиот продукт и именувај го продуктот.

2. Лимитирачки агенс во реакцијата е _____________________________

3. Одговори зошто се додава:

- Концентрирана сулфурна киселина – _____________________________

- р-р на На2ЦО3 - ________________________________________________

- безводен Na2SO4 - _____________________________________________

3. По што е карактеристичен добиениот продукт и која е неговата ?

Sinteza na nepoznat produkt II identifikacija

Инфрацрвен спектар на непознат продукт 2 (http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/)


Sinteza na nepoznat produkt III postapka

СИНТЕЗА НА НЕПОЗНАТ ПРОДУКТ (ИИИ): РЕАКЦИЈА ПОМЕЃУ ХИДРАЗИН И АЦЕТИЛАЦЕТОН

Реакција:

Реагенси:0,5 mL 85% хидразин хидрат0,5 mL ацетилацетон

Постапка:Во епрувета се мешаат 0,5 mL 85% хидразин хидрат и 2,5 mL вода, а потоа се додава

пропишаната количина на ацетилацетон. Смесата треба да се лади бидејки реакцијата е егзотермна. Се формира талог од непознатиот продукт. Талогот од сите работни места се одделува со вакуум филтрација. Продуктот може да се прекристализира од вода. Тт 107 °С.

Предложи механизам по кој би се одвивала реакцијата и именувај го продуктот:

PRILOG

ПРИЛОГ _

Пресметување на принос на реакцијаВодење на лабораториски дневник и лабораториски извештајЛабораториски извештајТабела на физички константи на најчесто користени органски растворувачиКорелациони табели за IRIR спектриТабела за парен притисок на вода (0-100⁰)

Presmetuvawe na prinos PRILOG

ПРЕСМЕТУВАЊЕ НА ПРИНОС НА РЕАКЦИЈА

Принос на реакција претставува количество супстанца со прифатлива чистота добиена како продукт на таа реакција. Приносот се изразува во проценти и претставува однос на добиениот експериментален принос и теоретски пресметаниот принос помножен со 100.

Пр. Синтеза на 1-бромобутан од 1-бутанол

Мм 74.12 г/мол Мм 137.08 г/мол = 0.8098г/мл

Во оваа реакција користени се: 17 mL 1-бутанол, 20 mL конц. сулфурна киселина и 24 г натриум бромид,

при што добиени се 16,2 г 1-бромобутан.

Теоретскиот принос на една хемиска реакција во која учествуваат повеќе реактанти се пресметува во однос на оној реактант кој е присутен во најмало количество и истиот се нарекува лимитирачки реагенс.Во дадениот пример, од наведените реагенси може да се претпостави дека лимитирачки реагенс е 1-бутанолот (органското соединение чија претворба ја следиме). Доколку не сме сигурни секогаш може да се пресметаат моловите на сите реактанти и да се земат во предвид стехиометриските фактори за да се утврди лимитирачкиот реагенс.

За пресметување на приносот на оваа реакција се користи количината на 1-бутанол (лимитирачкиот реагенс). Бидејки истата е изразена како волумен потребно е преку густината да се претвори во маса и понатаму преку моларната маса да се претвори во молови на 1 –бутанол.

м(1-бутанол) = 0,8098 г/мЛ x 17 мЛ = 13,77 г 1-бутанол

н(1-бутанол) = 13,77 г / 74,12 г/мол = 0,1857 мол 1-бутанол

Бидејки во реакцијата 1 мол 1-бутанол дава 1 мол 1-бромобутан количеството на 1-бромобутан изнесува 0,1857 мол или изразено во м(г) = 0,1857 x 137,08 г/мол = 25,44 г. Оваа маса го претставува теоретскиот принос на реакцијата.

Presmetuvawe na prinos PRILOG

Односот на експерименталниот принос (маса/количество добиено при експериментална работа) и теоретскиот принос го дава приносот на реакцијата во %.

Приност во проценти на една реакција дава увид во ефикасноста на реакцијата, независно од големината на количините кои се користат при изведбата. Принос од 50-80% претставува добар принос, а оние над 80 се одлични. 100% принос е невозможно да се добие бидејки при практична работа постојат загуби кои неможат да се повратат.

Vodewe na laboratoriski dnevnik i Laboratoriski izve[taj PRILOG

ВОДЕЊЕ НА ЛАБОРАТОРИСКИ ДНЕВНИК И ЛАБОРАТОРИСКИ ИЗВЕШТАЈ

На вежбите секој студент е должен да води лабораториски дневник во кој ќе се забележуваат сите податоци во врска со експериментот кој се изведува. Лабораторискиот дневник треба да е уредно потпишан и во него да се внесуваат податоци кои се однесуваат ИСКЛУЧИВО на вежбите по биоорганска хемија.

За дадениот експеримент во лабораторискиот дневник се забележува: наслов на експериментот и датум на кој истиот е работен кај синтетските експерименти се запишува реакцијата која се работи се прави табела на сите соединенија кои се користат во реакцијата (и продуктите) и

се забележуваат нивните физички константи кои најчесто се користат во текот на експерименталната работа. Доколку количината на реактантите е дадена во количество истата треба да се преведе во волумен или маса. Сите пресметки од овие претворби се запишуваат во лабораторискиот дневник. Се пресметува и теоретскиот принос.

по започнување со работа последоватлно се запишуваат главните чекори во постапката. Се забележуваат сите одваги, секоја промена во постапката, временските интервали (на загревање, мешање, ладење итн.), се скицира апаратурата која се користи.

количината на добиениот продукт (маса или волумен) задолжително се забележува во лабораторискиот дневник (експериментален принос). Се пресметува приносот на реакцијата во проценти.

По завршување со експерименталната работа, студентот самостојно го пополнува лабораторискиот извештај. Истиот треба да ги содржи сите податоци од лабораторискиот дневник. На крајот во заклучок студентот треба го запише името и изгледот на продуктот кој е синтетизиран и приносот на реакцијата (%). Лабораторискиот извештај даден е во прилог.

Laboratoriski izve[taj

Вежба бр.


Реакција и механизам по кој се одвива синтезата

Табела на физички константиСоединение

Реактант (р) /продукт (п) / катализатор (к)

Мм г мЛ мол (г/цм3) Тв/Тт опасност


Постапка на изведување на синтезата (користени количини, лабораториски садови, време на изведување на реакцијата и др. забелешки)

Користена апаратура (именувај и нацртај):


Пресметки и резултати:

Продукт Теоретски приносг мол

Експериментален принос г мол

Принос %

Заклучок:

Изработил работно место бр. Асс. Освоени поени

PRILOG Organski rastvoruva~i

ОРГАНСКИ РАСТВОРУВАЧИ _

Табела на физички константи на најчесто користени органски растворувачи

PRILOG Fizi~ki konstanti na naj~esto koristeni organski rastvoruva~i

Растворувач Тв Тт Фласхпоинт густина индекс на диелектрична Токсичност Симболи за (760

ммХг) (°Ц) (°Ц) д20 рефракција константа ТЛВ* опасност (°Ц) (г мЛ-1) нД ε ппм

Оцетна киселина 117,9 16,6 1,049 1,3716 6,2 10 корозив

Ацетон 56,2 -95,3 -30 0,79 1,3588 20,7 1000 запалив

Ацетонитрил 81,6 -45,2 5 0,786 1,3442 37,5 40 запалив

(метил цијанид)предизвикува

солзење

Бензен** 80,1 5,5 -11 0,874 1,5011 2,3 8 Карциногензапалив

1-бутанол 117,3 -89,5 35 0,81 1,3993 17,5 100 Запалив(н-бутил алкохол) Иритант

2-бутанол 99,5 -114,7 26 0,808 1,3978 16,6 100 Запалив(с-бутил алкохол) Иритант

Јаглен тетрахлорид 76,5 -22,9 / 1,594 1,4601 2,2 10 КарциногенМногу токсичен

Хлороформ 61,7 -63,5 / 1,483 1,446 4,8 10 Карциноген

Циклохексан 80,7 6,6 -18 0,779 1,4266 2 300 ЗапаливИритант

1,2-Дихлороетан 83,5 -35,4 15 1,235 1,4448 10,4 20 Карциноген (етилен дихлорид) запалив

Дихлорометан 39,8 -95,1 / 1,327 1,4242 8,9 200 Токсичен(метилен хлорид) Иритант


Растворувач Тв Тт Фласхпоинт густина индекс на диелектрична Токсичност Симболи за (760

ммХг) (°Ц) (°Ц) д20 рефракција константа ТЛВ* опасност (°Ц) (г мЛ-1) нД ε ппм

ЗапаливДиетил етер 34,5 -116,2 -40 0,714 1,3526 4,3 400 Иритант

Формира пероксиди !

Диметоксиетан 83 -58 0 0,863 1,3796 7,2 Запалив

(етилен гликол диметил етер)

Формира пероксиди !

Н,Н -Диметилформамид 157 -60,5 57 0,949 1,4305 36,7 20 Иритант

Диметилсулфоксид 189 18,5 95 1,101 1,477 46,7 Иритант

1,4-Диоксан 101,3 11,8 12 1,034 1,4224 2,2 50 Карциноген запалив

Етанол (етил алкохол) 78,5 -117,3 8 0,789 1,3611 24,6 1000 ЗапаливТоксичен

Етил ацетат 77,1 -83,6 -3 0,9000 1,3723 6 400 ЗапаливИритант

н-хексан 69 -95 -23 0,66 1,3751 1,9 100 ЗапаливИритант

Метанол 65 -93,3 11 0,791 1,3288 32,7 200 Запалив(метил алкохол) Токсичен

2-метил-2-пропанол 82,2 25,5 4 0,789 1,3878 12,7 100 Запалив ( т-бутил алкохол)

н-пентан 36,1 -129,7 -49 0,626 1,3575 1,8 600 Запалив

Растворувач Тв Тт Фласхпоинт густина индекс на диелектрична Токсичност Симболи за


(760 ммХг) (°Ц) (°Ц) д20 рефракција константа ТЛВ* опасност

(°Ц) (г мЛ-1) нД ε ппм

1-пропанол( н-пропил алкохол) 97,4 -126,5 15 0,804 1,385 20,3 200 Запалив

Иритант

2-пропанол 82,4 -89,5 22 0,786 1,3776 19,9 400 Иритант (изопропил алкохол) Запалив

Пиридин 115,5 -41,6 20 0,982 1,5095 12,4 5 ЗапаливИритант

Тетрахидрофуран 67 -108,6 -17 0,889 1,405 7,6 200 ЗапаливФормира пероксиди !

Толуен 110,6 -95 4 0,867 1,4961 2,4 200 ЗапаливИритант

Ксилен (изомери)138-144 <-45 ~25 ~0,87 ~1,50 2,4 200 Иритант

Запалив

ТЛВ=Тхресхолд лимит валуе: Просечна концентрација за 8 часовен работен ден на која можат да бидат изложени сите работници без појава на несакани дејства. Одсуство на оваа вредност не смее да се интерпретира како отсуство на токсичност!

*Бензенот претставува докажан карциноген кој предизвикува леукемија и неговата употреба треба да се избегнува секогаш кога е тоа возможно. Ако станува збор за употреба на бензен како растворувач тогаш тој би требало да се замени со толуен нормално со соодветни модификации во постапката, во било која постапка која бара бензен како растворувач.

IR корелациони табели

КОРЕЛАЦИОНИ ТАБЕЛИ ЗА ИНФРАЦРВЕНА (IR) СПЕКТРОСКОПИЈА И IR СПЕКТРИ _


Табела на карактеристични IR абсорпции

Фреквенција cm–1 Врска Функционална група

3640–3610 (s, sh)O–H валентна, слободна

хидроксилна група алкохоли, феноли

3500–3200 (s,b) O–H валентна, H–врзана алкохоли, феноли

3400–3250 (m) N–H валентнапримарни, секундарни амини,

амиди

3300–2500 (m) O–H валентна карбоксилни киселини

3330–3270 (n, s)–C(тројна врска)C–H: C–H

валентнаалкини (терминални)

3100–3000 (s) C–H валентна ароматични

3100–3000 (m) =C–H валентна алкени

3000–2850 (m) C–H валентна алкани

2830–2695 (m) H–C=O: C–H валентна алдехиди

2260–2210 (v) C(тројна врска)N валентна нитрили

2260–2100 (w) –C(тројна врска)C– валентна алкини

1760–1665 (s C=O валентна карбонили (општо)

1760–1690 (s) C=O валентна карбоксилни киселини

1750–1735 (s) C=O валентна естри, заситени алифатични

1740–1720 (s) C=O валентна алдехиди, заситени алифатични

1730–1715 (s) C=O валентна алфа,бета–незаситени естри

1715 (s) C=O валентна кетони, заситени алифатични

1710–1665 (s) C=O валентнаалфа,бета–незаситени алдехиди,

кетони

1680–1640 (m) –C=C– валентна алкени

1650–1580 (m) N–H деформациска примарни амини

1600–1585 (m) C–C валентна (in–ring) ароматицс

1550–1475 (s) N–O асиметрична валентна нитро цомпоундс


1500–1400 (m) C–C валентна (in–ring) ароматични

1470–1450 (m) C–H деформациска алкани

1370–1350 (m) C–H rock алкани

1360–1290 (m) N–O симетрична валентна нитро соединенија

1335–1250 (s) C–N валентна ароматични амини

1320–1000 (s) C–O валентнаалкохоли, карбоксилни киселини,

естери, етери

1300–1150 (m) C–H wag (–CH2X) алкил халиди

1300–1150 (m) C–H wag (–CH2X) алкил халиди

1250–1020 (m) C–N валентна алифатични амини

1000–650 (s) =C–H деформациска алкени

950–910 (m) O–H деформациска карбоксилни киселини,

910–665 (s, b) N–H wag примарни, секундарни амини

900–675 (s) C–H "oop" ароматични

850–550 (m) C–Cl валентна алкил халиди

725–720 (m) C–H rock алкани

700–610 (b, s)–C(тројна врска)C–H: C–H

деформацискаалкини

690–515 (m) C–Br валентна алкил халиди

m=medium, w=weak, s=strong, n=narrow, b=broad, sh=sharp



Класи на органски соединенија и нивни карактеристични абсорпции во IR спектарАлкани .

C-H валентна од 3000–2850 cm-1 C-H деформациска од 1470-1450 cm-1

C-H роцк, метил од 1370-1350 cm-1

C-H роцк, метил, кај алкани со долги ланци од 725-720 cm-1

Алкени . C=C валентна од 1680-1640 cm-1 = C-H валентна од 3100-3000 cm-1

= C-H деформациска од 1000-650 cm-1

Алкини . –C≡C– валентна од 2260-2100 cm-1

– C≡C –H: C-H валентна од 3330-3270 cm-1

– C≡C –H: C-H деформациска од 700-610 cm-1

Ароматични . C-H валентна од 3100-3000 cm-1

овертон-ови, слаби, од 2000-1665 cm-1

C– C- валентна (ин-ринг) од 1600-1585 cm-1

C– C валентна (ин-ринг) од 1500-1400 cm-1

C–Х “ооp” од 900-675 cm-1

Алкохоли . О–H валентна, водородно врзана 3500-3200 cm-1

C–H валентна 1260-1050 cm-1 (с) Кетони .

C=О валентна: o алифатични кетони 1715 cm-1

o α, β-незаситени кетони 1685-1666 cm-1

Алдехиди . C-H =О валентна 2830-2695 cm-1

C=О валентна: o алифатични алдехиди 1740-1720 cm-1

o α, β-незаситени алдехиди 1710-1685 cm-1

Карбоксилни киселини . О–H валентна од 3300-2500 cm-1

C =О валентна од 1760-1690 cm-1

C- О валентна од 1320-1210 cm-1

О–H деформациска од 1440-1395 и 950-910 cm-1

Естри . C=О валентна

o алифатични 1750-1735 cm-1

o α, β-незаситени 1730-1715 cm-1

C-–О валентна 1300-1000 cm-1

Амини . N–H валентна 3400-3250 cm-1

o 1° амин: 2 траки: 3400-3300 и 3330-3250 cm-1

o 2° амин: 1 трака од 3350-3310 cm-1

o 3° амин: - N-H деформациска (само 1° амини) од 1650-1580 cm-1

C-H валентна (ароматични амини) од 1335-1250 cm-1

C-H валентна (алифатични амини) од 1250–1020 cm-1

N-H wаг (само 1°и 2° амини) од 910-665 cm-1

Нитро соединенија . Н–О асиметрична валентна од 1550-1475 cm-1

Н–О симетрична валентна од 1360-1290 cm-1

АЛКАНИ

172


Октан (тенок филм)

Декан (тенок филм)

АЛКЕНИ

173


1-октен (тенок филм)

АРОМАТИЧНИТЕ покажуваа абсорпција блиску над 3000 cm-1и неколку силни сигнали од 1400-1600 cm-1. Во некои спектри видлива е серија на слаби апсопции околу 1800 cm-1 (overtone-ови).

Толуен (тенок филм)

КЕТОНИ имаат карактеристична абсорпција околу 1720 cm-1

174


2-бутанон (раствор во CCl4)

АЛКОХОЛИТЕ имаат карактеристична широка абсорпциона трака над 3000 cm-1

3-пентанол (тенок филм)

3-пентанол (раствор во CCl4)

175


АЛДЕХИДИ покрај пикот на 1700 cm-1 јауваат и карактеристичен пик со W облик на 2800 cm-1

Бутиралдехид (раствор во CCl4)

Бензалдехид (раствор во CCl4)

176


АЛКИНИ и НИТРИЛИ имаа карактеристична абсорпција на 2200 cm-1. Терминалните алкини покрај абсорпцијата на 2200 cm-1 покажуваат силен абсорпционен пик на 3300 cm-1

1-хексин (тенок филм)

2-бутин (тенок филм)

177


хексанитрил (раствор во CCl4)

КАРБОКСИЛНИ КИСЕЛИНИ: абсорпција на карбонилна (1760-1690 cm-1) и хидроксилна група (3300-2500 cm-1)оцетна киселина (тенок филм)

178


оцетна киселина (раствор во CCl4)

179


ЕСТРИ: карбонилна грпа (1750-1735 cm-1 заситени алифатични и 1730-1715 cm-1 a- - незаситени) и C-O валентна 1320-1000 cm-1)

етилацетат (раствор во CCl4)

етилбензоат (раствор во CCl4)

180


Примарните и секундарните АМИНИ даваат карактеристични пикови околу 3300-3500 цм-1. Истите се разликуваат по тоа што примарните даваат два пика а секундарните еден. Терциерните амини не абосрбираат во оваат област.анилини (раствор во CCl4)

диетиламин (тенок филм)

181


триетиламин (раствор во CCl4)

АМИДИ: карбонилна и амино група бутанамид (Nujoll)

182


Литература:

Bell E.C. Douglass F.T. Clark K.A. Organic chemistry laboratory, with standard and microscale experiments, 3e, Harcourt College Publishers, 2001 (prevod od angliski Bogdanov J. i Bogdanov B.)

Davis G.B. Fairbanks J. A. Carbohydrate chemistry, Oxford Chemistry Primers, Oxford University Press, 2002

Harwood M. L, Moody J. C Experimental organic chemistry,principles and practice, Blackwell Science, 1989

Keese R, Brändle MP, Toube T. P, Practical organic synthesis, A student’s guide, Wiley, 2007

Lazarevi} M. Petrova D., Praktikum po organska hemija, Univerzitet Sv. Kiril i Metodij, Skopje, 1993

Lindhorst K. T. Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry 3e, Wiley-VCH, 2007

183

Табела за парен притисок на вода на температури од 0-100 ⁰СТемпература Притисок (°C) (mmHg)

Температура Притисок (°C) (mmHg)

Температура Притисок (°C) (mmHg)

0.0 4.65.0 6.510.0 9.212.5 10.915.0 12.815.5 13.216.0 13.616.5 14.117.0 14.517.5 15.018.0 15.518.5 16.019.9 16.5

19.5 17.020.0 17.520.5 18.121.0 18.621.5 19.222.0 19.822.5 20.423.0 21.123.5 21.724.0 22.424.5 23.125.0 23.826.0 25.2

27.0 26.728.0 28.329.0 30.030.0 31.835.0 42.240.0 55.350.0 92.560.0 149.470.0 233.780.0 355.190.0 525.895.0 633.9100.0 760.0


Milic B.Lj. Đilas J.M. Čanadanovic –Brunet J.M , Eksperimentalna organska hemija, Univerzitet u Novom Sadu, Tehnoloski Fakultet, 1996

Zubrick W.J. The organic chem lab survival manual, 7e, Wiley, 2008

SDBSWeb : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/ (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 2010)

184

Katedra za Organska hemija 2010

Katedra za organska HemijaFarmacevtski Fakultet

Univerzitet Sv. Kiril i Metodij -Skopje

Documents

Zastita Od Organski Rastvoruvaci гтх