Практикум. Химические свойства органических соединений азота и серы

Лабораторная работа № 7

Химические свойства органических соединений азота и серы

Опыт 1. Растворимость в воде

Поместите в пробирку 1 каплю пиридина, обратите внимание на его характерный запах. Добавьте 1 каплю воды – сразу получается прозрачный раствор. Добавьте еще 4 капли воды. Убедитесь, что пиридин очень хорошо растворим в воде и смешивается с ней во всех отношениях. Сохраните раствор для следующего опыта.

Проделайте аналогичные опыты с хинолином и карбазолом. Почему карбазол малорастворим в воде?

Опыт 2. Основной характер пиридина и хинолина

Нанесите на полоску универсальной индикаторной бумаги каплю раствора пиридина. Можно отметить лишь слабое потемнение бумаги, соответствующее значению рН около 7, 6. Пиридин проявляет слабые основные свойства. Проделайте аналогичное определение с раствором хинолина и запишите значение рН раствора. Какое соединение азота является более сильным основанием? Запишите уравнения реакций взаимодействия с водой пиридина, хинолина, изохинолина, акридина.

Опыт 3. Осаждение гидроксидов металлов водными растворами пиридина, хинолина

Поместите в пробирку 2 капли водного раствора пиридина и добавьте каплю 0, 1 н раствора хлорида железа (III). Немедленно выпадают бурые хлопья гидроксида железа (III), при этом образуется хлорид пиридиния. Проделайте аналогичный опыт с раствором хлорида магния. Напишите уравнение реакций. Объясните, почему реакция протекает с солью железа, но не с солью магния.

Проделайте аналогичные опыты с раствором хинолина. Запишите ваши наблюдения. Сделайте вывод о силе оснований пиридина и хинолина.

Опыт 4. Растворение гидроксида меди (II) в водном растворе пиридина и хинолина

К водному раствору пиридина осторожно добавьте по стенкам пробирки 1 каплю 0, 02 н раствора сульфата меди. Образующийся вначале голубой осадок гидроксида меди немедленно растворяется. Появляется синее окрашивание вследствие образования растворимого в воде комплексного медного соединения с пиридином подобно комплексному соединению иона меди с аммиаком. Запишите уравнение реакции, считая координационное число меди равным 4.

Проведите аналогичный опыт с раствором хинолина. Какой комплексный ион меди более стабилен?

Опыт 5. Реакция тиолов с нитратом свинца

К нескольким каплям раствора тиола в спирте добавить несколько капель насыщенного спиртового раствора ацетата свинца Pb(СН₃СОО)₂. Образуется желтый осадок меркаптида свинца. Напишите уравнение реакции.

Опыт 6. Окисление меркаптанов, сульфидов и дисульфидов

В три пробирки помещают меркаптан, сульфид и дисульфид (твердые). Добавляют в каждую 2 капли 2н серной кислоты и 4-5 капель раствора перманганата калия, содержимое энергично встряхивают. Если обесцвечивание раствора идет медленно, в пробирку добавляют 1 мл дистиллированной воды и нагревают до обесцвечивания. Напишите уравнения реакций, учитывая, что тиол и дисульфид окисляются до сульфокислот, а моносульфид – до сульфоксида и сульфона.

Контрольные вопросы

1. Амины каких классов присутствуют в нефтях? Приведите примеры.

2. Объясните, почему пиридин обладает основными свойствами.

3. Покажите причину отсутствия у пиррола основных свойств.

4. Почему пиридин очень плохо вступает в реакции электрофильного замещения?

5. Почему биядерные производные пиридина – хинолин, изохинолин, - вступают в реакции электрофильного замещения по бензольному кольцу?

6. Объясните причину того, что нуклеофильное замещение у хинолина и изохинолина затрагивает, прежде всего, пиридиновое кольцо.

7. Какие химические реакции характерны для пиррола? Почему?

8. Какие реакции являются общими для пиррола и алкенов?

9. Перечислите основные типы соединений серы, присутствующие в нефтях.

10. Напишите реакции меркаптанов, которые показывают их сходство со спиртами.

11. Какие реакции отличают меркаптаны от спиртов?

12. Почему присутствие соединений серы в нефтях и нефтепродуктах нежелательно?

13. Органические сульфиды хорошо растворяются в серной кислоте. Какой процесс лежит в основе этого?

14. За счёт чего тиофен проявляет ароматические свойства?

15. Почему тиофен более похож на пиррол, нежели на пиридин?

Задачи

88. Напишите все возможные формулы аминов состава С₃Н₉N, С₄Н₁₁N. Укажите первичные, вторичные и третичные амины.

89. Напишите уравнения реакций восстановления: 1) нитробензола (в кислой среде), 2) п- нитротолуола (в щелочной среде). Кто и когда впервые вос­становил нитробензол в анилин? Какое практическое значение имеет эта реакция?

90. Получите любым способом 2-пентиламин и напишите для него реакции с соляной кислотой, азотистой кислотой и уксусным ангидридом.

91. На 2, 2-диметил-3-пентанон подействуйте гидроксиламином, полученное соединение восстановите. Для продукта восстановления напишите уравнения реакции с иодистым бутилом, соляной и азотистой кислотами.

92. Получите бензиламин из хлористого бензила, бензонитрила, оксима бензальдегида и фенилуксусной кислоты.

93. Получите бензилэтиламин и напишите для него реакцию с азотистой кислотой.

94. Напишите уравнения реакций: а) хлороводорода и п-толуидина; б) бромоводорода и α -нафтиламина; в) серной кислоты с 1 молем N, N-диэтиланилина; г) серной кислоты с 2 молями N, N-диэтиланилина; д) серной кислоты с α -нафтиламином. Назовите продукты реакций.

95. Напишите уравнение полимеризации N-винилкарбазола. Укажите области применения полимера.

96. Напишите для индола реакции хлорирования, сульфирования, нитрования и укажите условия их проведения. Назовите все вещества.

97. Напишите для карбазола реакции хлорирования, сульфирования, нитрования и укажите условия их проведения. Назовите все вещества.

98. Получите из индола 3-индолкарбальдегид (3-формилиндол).

99. Получите из пиридина никотиновую кислоту, напишите её реакцию с PCl₅ и реакцию полученного соединения с аммиаком.

100. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) этантиол; б) 2-бутантиол; в) пропантиолят натрия; г) диметилсульфид; д) 1-метил-тиопропан; е) метансульфокислота; ж) диметилсульфоксид.

101. Получите из соответствующих галогенпроизводных бутантиол, диметилсульфид, метилэтилсульфид.

102. Сравните свойства этантиола и этилового спирта; объясните, почему тиолы в отличие от спиртов обладают кислыми свойствами?

103. Из соответствующего спирта через стадию образования галогенпроизводного получите дипропилсульфид. Для дипропилсульфида напишите схемы реакций окисления его пероксидом водорода и азотной кислотой.

104. Напишите структурные формулы следующих соединений: а) п-хлор-бензолсульфокислота; б) 3-этилбензолсульфокислота; в) м-толуолсульфо-кислота; г) п-толуолсульфохлорид; д) п-толуолсульфамид; е) м-сульфо-бензойная кислота.

105. Получите тиофен, исходя из ацетилена. Напишите для тиофена следующие реакции: а) с серной кислотой (85%-ной); б) с азотной кислотой в уксусном ангидриде; в) с йодом в присутствии оксида ртути (II).

106. Для тиофена напишите примеры реакций: а) электрофильного замещения (S_E); б) присоединения (A).

107. Осуществите превращения:

Напишите уравнения реакций и назовите соединения.

108. Осуществите превращения:

Напишите уравнения реакций и назовите соединения.

109. Из тиофена получите: а) α -этилтиофен; б) α -изопропилтиофен. Назовите все соединения и укажите условия протекания реакций.

110. Получите из тиофена хлорид 2-тиенилртути и напишите для него реакции с хлороводородом и бромом.

111. Осуществите превращения, напишите уравнения реакций и назовите соединения:

112. Осуществите превращения, напишите уравнения реакций и назовите соединения:

113. Осуществите превращения, напишите уравнения реакций и назовите соединения:

114. Осуществите превращения:

Напишите уравнения реакций и назовите соединения.

 

[1] Температура используется по шкале Кельвина, а давление Р´ 10^-5 Па.

[2] На рис. 5 показания соответствуют значению 1, 4592.

[3] При прочих равных условиях по номенклатуре IUPAC наименьший номер дают атомам двойной, а не тройной связи.