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
 
Media