Funkční analýza organických sloučenin

= důkaz a stanovení funkčních skupin → reakce skupinové + selektivní

Nasycené alifatické uhlovodíky

• jsou téměř nereaktivní, pro identifikaci se využije stanovení fyzikálních konstant: teplota varu, index lomu, hustota
• ve směsi identifikace plynovou chromatografií

Nenasycené uhlovodíky

• podléhají vzhledem k reaktivitě násobné vazby neselektivním reakcím
• odbarvují roztok manganistanu draselného = redukce → stejně reagují i látky snadno se oxidující
• odbarvují roztok bromu v chloridu uhličitém = adice halogenu na nenasycenou vazbu

Aromatické uhlovodíky

• neodbarvují roztok jodu ani manganistanu
• rozlišení aromatických a alifatických uhlovodíků se provede kondenzací s bezvodým chloroformem a chloridem hlinitým → aromatické uhlovodíky poskytují barevné sloučeniny, alifatické uhlovodíky nereagují
• pro důkaz a identifikaci aromatických uhlovodíků se využívá elektronová a infračervená spektrofotometrie
• těkavé uhlovodíky se analyzují plynovou chromatografií

Halogensloučeniny

• přítomnost halogenu se projeví nižší rozpustností ve vodě a vyšší rozpustností v organických rozpouštědlech
• reaktivita halogenu závisí na typu vazby, druhu halogenu a organickém zbytku
• u halogenidů vázaných iontově (soli organických bazí) se halogenid dokazuje přímo ve vodném roztoku pomocí dusičnanu stříbrného → sraženina halogenidu stříbrného
• reaktivita halogenu klesá v pořadí: J - Br - Cl – F

Alkoholy
= alifatické hydroxysloučeniny, obsahují jednu nebo více hydroxylových skupin

• nízkomolekulární alkoholy jsou rozpustné ve vodě
• nižší alkoholy se identifikují pomocí plynové chromatografie
• xanthogenová reakce – jedná se o specifickou reakci alifatických hydroxysloučenin
  Alkoholy: xanthogenová reakce
  Princip reakce: Primární a sekundární alkoholy reagují se sirouhlíkem v alkalickém prostředí za vzniku ve vodě rozpustných žlutě zbarvených xanthogenanů, které lze dokázat přidáním kationtů různých kovů, např. mědnatých, vzniká hnědá sraženina xanthogenanu mědnatého
  
  Provedení reakce: K malému množství vzorku ve zkumavce přidáme několik kapek sirouhlíku a asi 0,1g NaOH. Pozorujeme zežloutnutí a mírné zahřátí roztoku. Poté přidáme 5ml vody a po kapkách 5% roztok CuSO₄. Pokud je ve zkoumaném vzorku přítomen příslušný alkohol, vytvoří se hnědá sraženina xanthogenanu měďnatého.
• reakce s acetylchloridem – používá se pro důkaz primárních a sekundárních alkoholů, vzniká chlorovodík a etylester kyseliny octové, který má charakteristický ovocný zápach ANL organických látek: alkoholy: reakce s acetylchloridem
• reakce s kyselinou chlorovodíkovou (Lucasova reakce) ANL organických látek: alkoholy: Lucasova reakce
  Lucasovo činidlo = koncentrovaná HCl + bezvodý ZnCl₂
• slouží k rozlišení primárních, sekundárních a terciárních alkoholů, vznikají ve vodě nerozpustné alkylchloridy; terciární alkoholy reagují okamžitě, reakce sekundárních alkoholů je pomalá a primární alkoholy s činidlem nereagují
• oxidační reakce s chromsírovou směsí – primární alkoholy reagují za vzniku aldehydů (důkaz Schiffovým činidlem), ze sekundárních vznikají ketony a terciární alkoholy nereagují ANL organických látek: alkoholy: oxidační reakce s chromsírovou směsí
• K důkazu terciárních alkoholů se používá reakce se síranem rtuťnatým (Denigesovo činidlo), terciární alkoholy reagují s Denigesovým činidlem za vzniku žluté až oranžové sraženiny.

Fenoly
= aromatické hydroxysloučeniny kyselého charakteru, většinou nerozpustné ve vodě; všechny fenoly mají redukční vlastnosti

• skupinové reakce
  • reakce s hexakyanoželezitanem a železitými ionty (chlorid železitý) – vzniká berlínská modř (hexakyanoželeznatan)
    - činidlo může být redukováno i jinými sloučeninami, tato reakce není pro fenoly selektivní
  • reakce se stříbrnými ionty (Tollensova reakce) – tuto reakci poskytují vícemocné fenoly a aminofenoly, které mají silnější redukční vlastnosti a redukují stříbrné ionty na elementární stříbro
• selektivní reakce
  • reakce s alkalickými hydroxidy – pro svůj kyselý charakter reagují jednofunkční fenoly s alkalickým hydroxidem za vzniku fenolátů
  • reakce s diazinovou solí – při této reakci vznikají kopulační reakcí charakteristicky zbarvená azobarviva
  • reakce se rtuťnatými ionty (Millonova reakce) – jednofunkční fenoly reagují s dusičnanem rtuťnatým (Millonovo činidlo) za vzniku červeného zbarvení

Karbonylové sloučeniny - aldehydy, ketony
Jedná se o látky s neutrálním charakterem. Aldehydy jsou pro své redukční schopnosti reaktivnější než ketony.

• skupinová reakce
  • reakce s 2,4 – dinitrofenylhydrazinem – při této reakci vznikají žluté, oranžové nebo červené sraženiny hydrazinů
• selektivní reakce aldehydů
  • reakce se stříbrnými ionty (Tollensova reakce) – aldehydy redukují Tollensovo činidlo (amoniakální roztok hydroxidu stříbrného) za vzniku elementárního stříbra, které se projeví vznikem černé sraženiny nebo lesklého zrcátka
    pozn.: O selektivní zkoušku pro aldehyd jde pouze v případě vyloučení přítomnosti jiných redukujících sloučenin.
  • reakce s Fehlingovým činidlem (roztok síranu mědnatého, vínanu draselnosodného a hydroxidu sodného) – dochází k redukci činidla za vzniku červené sraženiny oxidu měďnatého; aromatické aldehydy tuto reakci nedávají Selektivní reakce aldehydů s Fehlingovým činidlem
  • reakce se Schiffovým činidlem (vodný roztok fuchsinu odbarvený hydrogensiřičitanem) – reakce probíhá při pH = 3, za vzniku modrofialového zbarvení
• selektivní reakce ketonů
  • reakce s m-dinitrobenzenem – redukcí vzniká fialové zbarvení
    Karbonylové sloučeniny lze identifikovat pomocí plynové chromatografie a kapalinové vysokoúčinné chromatografie.

Karboxylové kyseliny

• skupinové reakce
  • hydroxamová reakce Karboxylové kyseliny: hydroxamová reakce
    Karboxylová kyselina se převede na halogenid, který je reaktivnější a s hydroxylaminem reaguje za vzniku hydroxamové kyseliny, kterou dokážeme chloridem železitým → intenzivně červený chelát.
    Provedení reakce: Na porcelánovou misku se dá asi 0,01g vzorku a přidají se tři kapky chloridu thionylu; na vodní lázni se odpaří do sucha (vzniká chlorid kyseliny). Nižší karboxylové kyseliny reagují za studena, odpadá odpařování.
    Dále se přikápne roztok hydrochloridu hydroxylaminu a několik kapek alkoholického roztoku NaOH, roztok se zahřeje, přidá se několik kapek 2% HCl a nakonec několik kapek roztoku FeCl₃.
    Za přítomnosti karboxylové kyseliny vznikne červené zbarvení.
  • převedení na nerozpustnou sůl
    • přidáním dusičnanu stříbrného, olovnatého nebo barnatého vznikne nerozpustná sůl příslušné karboxylové kyseliny
    • dikarboxylové kyseliny se dokáží jako nerozpustné vápenaté soli

Aminy

• skupinové reakce
  • reakce s kyselinou dusitou ANL organických látek: aminy: skupinová reakce s kyselinou dusitou
    reakcí aminů s HNO2 v prostředí minerálních kyselin, můžeme rozlišit typ aminu:
    • - primární alifatické aminy uvolňují plynný dusík
    • - primární aromatické aminy reagují za vzniku diazoniových solí, které v alkalickém prostředí dávají např. s 2-naftolem intenzivně zbarvené azobarvivo
    • - sekundární alifatické aminy reagují za vzniku žlutých nitrosaminů
    • - sekundární aromatické aminy reagují obdobně jako sekundární alifatické
    • - terciární alifatické a aromatické aminy, stejně tak kvarterní amoniové soli s HNO2 nereagují
  • isonitrilová reakce ANL organických látek: aminy: skupinová reakce izonitrilová
    primární alifatické a aromatické aminy reagují s chloroformem v alkalickém prostředí za vzniku silně zapáchajícího isonitrilu; sekundární a terciární aminy tuto reakci nedávají
    Provedení reakce: v 1ml etanolu se rozpustí asi 0,02 g vzorku, přidá se 0,1g KOH a několik kapek chloroformu a mírně se zahřeje. Nutno provádět v digestoři!
  • reakce s ligninem
    Kápnutím etanolového roztoku vzorku na novinový papír vznikají v přítomnosti primárních a sekundárních aromatických aminů oranžové nebo červené skvrny.
    Jedná se o reakci cennou pro důkaz sekundárních aromatických aminů, jelikož primární aromatické aminy se dají poměrně jednoduše dokázat.

Amidy

• hydrolýza ANL organických látek: amidy: hydrolýza
  amidy a imidy karboxylových a sulfonových kyselin dokážeme hydrolýzou na jejich původní složky → kyselina + amoniak (u substituovaných amidů vzniká amin)
• reakce s kyselinou dusitou
  uvolňuje se příslušná kyselina a elementární dusík; reagují i poměrně rezistentní amidy

Nitro- a nitrososloučeniny

• redukce zinkem v prostředí HCl
  vzniká příslušný amin, který se dokazuje (viz aminy)
• reakce s HNO₂ (Nitrolová reakce)
  primární a sekundární alifatické nitrosloučeniny reagují za vzniku barevných sloučenin; terciární a aromatické nereagují
  (mechanizmus reakce není zcela objasněn)
• reakce s fenolem v silně kyselém prostředí
  v silně kyselém prostředí (koncentrovaná H₂SO₄) se z nitrososloučenin uvolňuje HNO₂, která reakcí s fenolem poskytuje barevný produkt

Na přítomnost terciárních alifatických a aromatických nitrosloučenin usuzujeme z pozitivní redukční reakce a negativního důkazu nitrososkupiny.

Organické soli

Častěji se používají soli organických zásad či organických kyselin, méně jsou zastoupeny soli s oběma složkami organickými.

Důkaz dvojné a trojné vazby ANL organických látek: důkaz dvojné a trojné vazby - rovnice

• Adiční reakce s bromem → odbarvení roztoku
• Oxidace manganistanem draselným → hnědá sraženina hydroxidu manganičitého + příslušný glykol