Качественные реакции карбонильных соединений.

Качественные реакции карбонильных соединений многочисленны и разнообразны, что объясняется склонностью карбонильных соедине­ний вступать в различные реакции замещения и присоединения. Альде­гиды и кетоны ведут себя в этих реакциях почти одинаково. В некото­рых случаях существует, однако, различие в скорости протекания ре­акций, чем и пользуются для того, чтобы различить карбонильные сое­динения разных групп (например, альдегиды от кетонов, альдегиды жирного ряда от ароматических и т. д.). В качественном анализе используется также реакция окисления.

Реакция с 2,4-динитрофенилгидразином.Карбонильные со­единения можно обнаружить по реакциям с фенилгидразином и заме­щенными фенилгидразинами. Лучшие результаты дают и наиболее часто применяются 2,4-динитрофенилгидразин, n-нитрофенилгидразин и n-карбоксифенилгидразин:

Образующиеся в этой реакции замещенные фенилгидразоны пло­хо растворимы в воде и поэтому обнаружение карбонильных соедине­ний можно проводить в разбавленных водных растворах.

Реакция с солянокислым гидроксиламином.Соединения, содер­жащие карбонильную группу, при взаимодействии с солянокислым гидроксиламином выделяют свободную соляную кислоту:

Изменение pH среды можно обнаружить по изменению окраски инди­катора, например метилового оранжевого.

Реакция с бисульфитом натрия.Альдегиды и алифатические метилкетоны реагируют с бисульфитом натрия с образованием хо­рошо кристаллизующихся бисульфитных соединений, которые явля­ются натриевыми солями а -оксисульфокислот:

Реакция «серебрянного зеркала» (взаимодействие с [Ag(NH₃)₂]OH). Все альдегиды восстанавливают аммиачный раствор окиси серебра:

Выделяющееся металлическое серебро оседает на стенках пробирки в виде зеркала. Эту реакцию могут также давать некоторые аромати­ческие амины, многоатомные фенолы и дикетоны.

Реакция с реактивом Фелинга.Альдегиды жирного ряда вос­станавливают двухвалентную медь в одновалентную. В качестве реак­тива, содержащего ионы двухвалентной меди, применяется реактив Фелинга. Реактив Фелинга готовят перед употреблением, смешивая два раствора: раствор CuSO₄ и щелочной раствор сегнетовой соли (калиево-натриевой соли винной кислоты). При сливании растворов образуется гидроокись меди, которая с сегнетовой солью дает комп­лексное соединение типа гликолята меди:

Ароматические альдегиды эту реакцию не дают.

Реакция с фуксинсернистой кислотой.Альдегиды дают цветную реакцию с раствором фуксинсернистой кислоты (реактив Шиффа). Бесцветный реактив, приготовленный из фуксина действием сернис­того ангидрида, в присутствии альдегидов приобретает фиолетово­-пурпурную окраску. Образующиеся окрашенные соединения обес­цвечиваются при добавлении избытка минеральной кислоты, за исклю­чением более устойчивого производного формальдегида.

Некоторые кетоны и ненасыщенные соединения вызывают частич­ное восстановление первоначальной окраски фуксина. Поэтому воз­никновение слабой розовой окраски не считается положительной пробой. Некоторые ароматические альдегиды не дают положитель­ной пробы.

Реакция с нитропруссидом натрия.В присутствии альдегидов и кетонов нитропруссид натрия - пентацианонитрозоферрат натрия Na₂[Fe(CN)₅NO] окрашивается в красно-фиолетовый цвет, причем наиболее яркую окраску дают кетоны. Ароматические карбонильные соединения, в которых карбонильная группа связана с незамещенным ароматическим ядром, не дают этой реакции.

Иодоформная проба.Эту реакцию дают метилкетоны и веще­ства, способные при окислении образовывать ацетильную группу (СН₃С-О-):

3СН₃СО-R + 3I₂ + 4NaOH → CHI₃ + RCOONa + 3NaI + 3H₂O

Качественные реакции карбоновых кислот

В качественном и количественном анализе карбоновых кислот используют их кислотные свойства. Для получения производных важны реакции замещения водорода или гидроксила в группе -СООН.

Реакция на лакмус.Карбоновые кислоты дают отчетливую реакцию на лакмус. Влажная синяя лакмусовая бумажка окрашивается в красный цвет. Эта реакция достаточно чувствительна, так что даже для плохо растворимых в воде кислот получаются хорошие результаты. Применение универсальной индикаторной бумажки позволяет более точно определить изменение pH среды. Следует иметь в виду, что кис­лую реакцию на лакмус могут показывать и другие органические соединения, не содержащие карбоксильной группы, сульфокислоты, тиофенолы, нитрофенолы, пиримидины и др.

Реакция с бикарбонатом натрия Na₂CO₃.Выделение двуокиси угле­рода при добавлении исследуемого вещества к водному раствору бикарбоната натрия может являться доказательством наличия карбоксиль­ной группы. В этом случае, кроме карбоновых кислот, только сульфо­кислоты, ди- и тринитрофенолы, барбитуровая кислота и некоторые другие оксипиримидины дают положительную реакцию.

Образование солей.Для обнаружения карбоновых кислот можно вос­пользоваться образованием серебряных, свинцовых, а иногда и бариевых солей, плохо растворимых в воде. Эти соли выпадают в осадок при добавлении к водным или спиртовым растворам натриевых солей карбоновых кислот растворов нит­ратов серебра или свинца, или хлорида бария. Если реакция проводится в спирте, то пробу можно разбавить водой для растворения выпадающих наряду с солями органических кислот минеральных солей.

Качественные реакции простых эфиров

Характерная для простых эфиров связь С-О-С разрушается при нагревании простых эфиров с концентрированной HI. Эту реак­цию применяют в анализе, улавливая продукты реакции и определяя их качественно и количественно. Используется также способность простых эфиров к образованию оксониевых соединений. В арома­тических и жирноароматических эфирах используется реакционная способность ароматического кольца. Простых качественных проб на связь С-О-С не имеется, и часто заключение о принадлежности вещества к классу простых эфиров делается на основании отрицательных проб на другие кислородсо­держащие функциональные группы. Известны, однако, качественные реакции, которые позволяют отличить одни группы простых эфиров от других.

Так, простые алифатические эфиры R-О-R можно отличать от простых эфиров фенолов Аr-О-R по растворимости в холодной кон­центрированной серной или концентрированной соляной кислотах. Это связано со способностью простых алифатических эфиров образовывать с кислотами оксониевые соединения.

Циклические простые эфиры, особенно а-окиси, настолько легко реагируют с НСl, что при прибавлении их к водному раствору NaCl появляется щелочная реакция, которую можно обнаружить по фенол­фталеину:

Если добавить к раствору α-окиси MgCl₂ или FeCl₃, выпадает осадок гидроокиси металла.