Dispense con esperienze di laboratorio

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI ROMA "LA SAPIENZA"
Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico :
Separazione per estrazione semplice
Una miscela di 3 composti (acido carbossilico, fenolo, sostanza neutra, 3-4 g), in 100 ml di
etere etilico viene estratta (imbuto separatore da 250 ml) 3 volte con 50 ml di una soluzione satura
di NaHCO3, controllando sull'ultima estrazione la presenza dell'acido. La fase eterea viene messa da
parte.
Le fasi acquose basiche sono versate in un becher e neutralizzate, molto lentamente, con HCl
conc. Il solido così ottenuto (SOLIDO A) viene filtrato su bukner o hirsch (sotto vuoto), lavato con
acqua fredda e lasciato asciugare su carta da filtro o in un becher.
La fase eterea precedentemente ottenuta viene estratta 3 volte con 50 ml di NaOH 2N. La
nuova fase eterea , lavata due volte con 30 ml di acqua e una volta con 20 ml di una soluzione satura
di NaCl, viene lasciata ad essiccare con Na2SO4 anidro.
Le fasi acquose basiche vengono versate in un becher o in una beuta e neutralizzate con HCl
conc., molto lentamente e raffreddando con un bagno di acqua e ghiaccio.
Si ottiene così un solido (SOLIDO B) che viene trattato come il solido A.
Dopo aver allontanato per filtrazione semplice il Na2SO4 dalla fase eterea, l'etere etilico
viene evaporato sotto vuoto e si ottiene un residuo solido (SOLIDO C).
Si determinino i pesi e i punti di fusione dei tre solidi ottenuti.
Trovare il solvente di cristallizzazione per i solidi A, B e C.
Il solido B e il solido A o C verranno poi cristallizzati.
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Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico :
Scelta del Solvente di Cristallizzazione
Avendo isolato i solidi A, B e C provenienti dalla miscela, si effettuano delle prove per
trovare il solvente di cristallizzazione.
Si pongono in una provetta di pirex circa 30 mg di sostanza e si aggiunge, goccia a goccia,
agitando con una bacchetta la sospensione, il solvente in esame fino a un massimo di circa 0,3 ml.
Se il composto risulta solubile a temperatura ambiente il solvente non è adatto per la
cristallizzazione. Se il composto risulta insolubile a temperatura ambiente la miscela, mantenuta in
agitazione, viene riscaldata all’ebollizione su piastra elettrica o su bagnomaria (porre particolare
attenzione se il solvente è infiammabile).
Se all’ebollizione il solido non si scioglie completamente, si aggiunge altro solvente, in
porzioni di circa 0,1 ml , riscaldando all’ebollizione dopo ogni aggiunta. Se, avendo aggiunto circa
altri 0.7 ml di solvente, il composto non si scioglie ancora, questo non sarà il solvente ideale per la
cristallizzazione e converrà provare un altro solvente.
Se il composto si scioglie completamente a caldo la soluzione viene raffreddata e si controlla
che il prodotto riprecipiti (eventualmente sfregare le pareti della provetta con una bacchetta di vetro
e raffreddare con bagno a ghiaccio). Questo sarà il solvente adatto alla cristallizzazione.
Qualora nessun solvente abbia i requisiti adatti, cioè non si trovi un solvente unico adatto
alla cristallizzazione , si prova la cristallizzazione con una miscela di solventi miscibili fra loro.
Si scioglie il composto nel minimo volume del solvente in cui esso risulta solubile e, dopo
averlo portato ad una temperatura prossima a quella di ebollizione, si aggiunge, goccia a goccia, il
secondo solvente (in cui la sostanza è poco solubile anche a caldo), fino a lieve intorbidamento della
soluzione. Si riscalda nuovamente la soluzione all’ebollizione e, se non ritorna limpida, si
aggiungono una o due gocce del primo solvente. A questo punto si raffredda la soluzione fino a
precipitazione del solido.
Avendo trovato il solvente adatto, si effettuerà la cristallizzazione su tutto il composto B
isolato e sul composto A o C.
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Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico
Cristallizzazione
Procedura per cristallizzazione con un unico solvente
Sciogliere in una beuta tutto il composto nella minima quantità di solvente a caldo. Nel caso
siano presenti impurezze insolubili, esegiure la filtrazione a caldo.
Se la soluzione appare limpida lasciare raffreddare molto lentamente, sfregando di tanto in
tanto con una bacchetta di vetro le pareti del recipiente per facilitare la formazione dei cristalli.
Dopo che la soluzione è arrivata a temperatura ambiente e la cristallizzazione è avvenuta,
porre la beuta in un bagno a ghiaccio per qualche minuto.
Rimuovere quindi il solvente di cristallizzazione tramite filtrazione sotto vuoto, lavare i
cristalli con solvente freddo e lasciareli asciugare su filtro per qualche minuto.
Se durante la cristallizzazione è stata usata acqua, trasferire i cristalli con una spatolina su un
pezzetto di cartone e comprimerli con un secondo pezzo di cartone, mettendoli poi a seccare nella
scatola di plastica in cui è presente un sacchetto di materiale essiccante.
Procedura per cristallizzazione con miscela di solvente/non solvente.
Sciogliere la sostanza nella minima quantità del solvente a caldo e filtrare a caldo se sono
presenti impurezze insolubili.
Aggiungere lentamente, goccia a goccia, il non solvente caldo fino a incipiente
precipitazione.
Aggiungere a questo punto alcune gocce di solvente caldo in modo da ottenere di nuovo una
soluzione limpida.
Lasciare raffreddare lentamente e, a cristallizzazione avvenuta, continuare con le operazioni
descritte per il caso precedente.
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Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico :
Separazione per estrazione semplice
Data___/___/____
Banco n:____________
Nome e Cognome:_________________________________
Una miscela di 3 composti (acido carbossilico, fenolo, sostanza neutra, 3-4 g), viene
solubilizzata in 100 ml di etere etilico ed estratta (imbuto separatore da 250 ml) prima con una
soluzione satura di NaHCO3, poi con NaOH 2N.
Le fasi acquose basiche sono versate in un becher e neutralizzate, molto lentamente, con HCl
ottenendo il SOLIDO A e il SOLIDO B, dopo filtrazione si determinano i punti di fusione P.F. di
A e di B impuri.
La nuova fase eterea, lavata due volte con acqua, viene lasciata ad essiccare su Na2SO4
anidro.
Dopo aver allontanato per filtrazione il Na2SO4 dalla fase eterea, l’etere etilico viene
evaporato sotto vuoto e si ottiene il SOLIDO C.
Indicare quale solido sia il fenolo F quale l’acido carbossilico AC e quale l’ammide N.
Indicare il peso dei solidi ottenuti e le percentuali relative.
Determinare il punto di fusione dei 3 composti solidi.
Trovare il solvente di cristallizzazione per tutti..
Cristallizzare B
eCoD
F, AC, N
peso e
percentuale
SOLIDO A
SOLIDO C
SOLIDO B
P.F.
solvente di
P.F. dopo
cristallizzazione cristallizzazione
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CHIMICA ORGANICA II con Laboratorio
Anno Accademico :
Cromatografia su strato sottile
Data:___/____/_____
Banco n:_______
Nome e Cognome:_____________________________________
Sciogliere in un solvente (CH3COOEt), in 3 provette distinte, pochi
milligrammi di acido carbossilico, fenolo e sostanza neutra,(A, B, C) isolati per
estrazione semplice.
Deporre, tramite un capillare, le sostanze su una lastrina per cromatografia su
strato sottile e, dopo aver trovato l’eluente adatto, fare la cromatografia.
Dopo aver asciugato la lastrina,segnare il fronte del solvente e rilevare
(segnare il contorno con una matita) le macchie dei composti tramite la lampada
U.V.
Calcolare e riportare i valori dell’ R.F. delle 3 sostanze e l’eluente usato.
R.F.
SOLIDO A
SOLIDO C
SOLIDO B
Eluente
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Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico :
Saggi di riconoscimento di alcuni gruppi funzionali
Saggio per gli alogenuri alchilici
Saggio con nitrato di argento. Etichettare 4 provette con i numeri da 1 a 4. In ogni provetta
mettere 0,2 ml di un alogenuro e aggiungere al composto 2 ml di una soluzione etanolica di nitrato
d’argento all’1%. Agitare bene ogni provetta per garantire un completo mescolamento dell’
alogenuro alchilico con il solvente. In alcune provette si formerà un precipitato. Dopo 5 minuti
riscaldare fino all’ebollizione, a bagnomaria, le provette che non contengono precipitato. Osservare
se si forma un precipitato (AgCl) in alcune provette e registrare i risultati.
Generalmente, nella reazione col nitrato di argento, gli alogenuri reattivi nelle SN1 formano
un precipitato entro pochi minuti, quelli moderatamente reattivi reagiscono solo dopo un periodo di
riscaldamento, mentre quelli privi di reattività non danno precipitato neppure dopo essere stati
scaldati. Indicare in base ai risultati ottenuti quale alogenuro sia primario, quale secondario e quale
terziario.
Saggio per la funzione alcolica
Saggio di Lucas: Porre in una provetta 2 ml di reattivo di Lucas ed aggiungere 3-4 gocce
dell'alcool in esame, tappare e agitare vigorosamente. Se la soluzione diventa torbida
immediatamente è presente un alcool terziario o un alcool benzilico. Se la soluzione diventa torbida
dopo 3-5' l'alcool è secondario. Se non si osserva alcun intorbidimento l'acool è primario.
Saggio per la funzione carbonilica
Saggio della 2,4-dinitrofenilidrazina: Porre in una provetta 3 ml di una soluzione di 2,4
DNF (0.2% in HCl 2 M). Aggiungere 1-2 gocce del composto carbonilico, se il composto è solido
sciogliere il composto nella minima quantità di etanolo e poi aggiungere . Se è presente un'aldeide o
un chetone si ha un precipitato giallo o rosso-arancione. Alcuni composti richiedono un leggero
riscaldamento per completare la reazione.
Saggio di Tollens per la funzione aldeidica: Porre in una provetta 1ml del reattivo di
Tollens e aggiungere 2 gocce del composto (30-40 mg), Lasciar riposare per 10 minuti. Se non si
verifica alcuna reazione scaldare a bagnomaria per 5' a circa 50°agitando di tanto in tanto. La
formazione di un precipitato nero o di uno specchio di argento indica saggio positivo.
Saggio dello Iodoformio: Sciogliere in una provetta 4 gocce (0.1 g) del composto in 2 ml di
acqua; se il composto è insolubile, aggiungere diossano fino ad avere una soluzione omogenea.
Aggiungere 2 ml di una soluzione di NaOH al 5% e quindi 3 ml di reattivo (iodio/ioduro di
potassio) addizionandoli goccia a goccia e sotto costante agitazione fino a quando il colore dello
iodio si vede appena. Potrebbe essere necessario scaldare la soluzione su bagnomaria (60°C) per
accelerare lo scolorimento. Dopo lo scolorimento riempire la provetta con acqua e lasciare a riposo
per 15 minuti. Se il composto incognito è un metilchetone o un composto facilmente ossidabile a
metilchetone si forma un precipitato giallo di iodoformio.
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CHIMICA ORGANICA II con Laboratorio
Anno Accademico :
Saggi di riconoscimento di alcuni gruppi funzionali
Data:___/____/_____
Banco n:_______
Nome e Cognome:_____________________________________
Saggio per gli alogenuri alchilici
(Indicare in base ai risultati ottenuti quale alogenuro sia primario, quale secondario e quale
terziario)
ALOGENURI
NaI in Acetone
1
2
3
4
positivo
positivo ()
negativo
positivo ()
b: AgNO3 in etanolo
Alogenuro primario,
secondario o terziario
Saggio della funzione alcolica
(indicare in
quali casi il saggio ha dato esito positivo e in base ai risultati ottenuti quale alcool sia
primario, quale secondario e quale terziario)
Saggio di Lucas
Saggio all'acido cromico
A
B
C
D
E
Alcool primario
secondario o terziario
positivo
positivo
negativo
positivo
positivo
Saggio per la funzione carbonilica
(indicare in quali casi il saggio ha dato esito positivo)
Saggio della 2,4dinitrofenilidrazina
F
G
H
I
Saggio di Tollens Saggio allo Iodoformio Aldeide o chetone
(metilchetone)
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Chimica Organica II con Laboratorio
Sintesi del difenilmetanolo per riduzione del benzofenone e
purificazione del grezzo mediante cromatografia su colonna
O
C
OH
NaBH4
CH
CH3OH
In un palloncino da 50 ml pesare accuratamente 0.5 g di benzofenone, aggiungere 10 ml di metanolo
ed un'ancoretta magnetica, e porre sotto agitazione.
Immergere il pallone in un bagno di acqua e ghiaccio ed aggiungere in piccole porzioni, servendosi
di una spatolina, e sotto agitazione 0.2 g di sodio boroidruro (NaBH4). Al termine delle aggiunte
lasciare sotto agitazione per 10 minuti.
Introdurre nel pallone 15 ml di acqua ghiacciata. Estrarre la fase acquosa con tre porzioni da 10 ml
di etere etilico, seccare gli estratti eterei con Na2SO4 anidro. Analizzare la soluzione mediante TLC
(miscela eluente: esano/acetato di etile 6:1) utilizzando come riferimento campioni autentici di
benzofenone e difenilmetanolo.
Allontanare il solvente a pressione ridotta, pesare il residuo.
Pesare circa 20 grammi di gel di silice e preparare una colonna cromatografica utilizzando come
eluente la miscela esano/acetato di etile 6:1. Sciogliere il grezzo di reazione nella minima quantità
di acetato di etile, caricarlo in colonna ed effettuare la separazione dei due componenti della
miscela, seguendo l'eluizione mediante TLC con rilevazione UV. Raccogliere il solvente eluito dalla
colonna in una serie di frazioni e analizzare la loro composizione mediante TLC. Separare le
frazioni contenenti il benzofenone da quelle contenenti il difenilmetanolo e riunire quindi le frazioni
aventi uguale composizione. Evaporare il solvente a pressione ridotta e determinare le quantità di
difenilmetanolo e la resa della reazione.
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA “LA SAPIENZA”
Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico :
Riduzione del benzofenone con sodio boroidruro
Data___/___/____
Banco n:____________
Nome e Cognome:_________________________________
Mettere in un palloncino da 50 ml, 0.5 g di benzofenone in metanolo (10 ml), aggiungere
un'ancoretta magnetica, e porre sotto agitazione.. Immergere il pallone in un bagno di acqua e
ghiaccio ed aggiungere in piccole porzioni, servendosi di una spatolina, e sotto agitazione 0.2 g di
sodio boroidruro (NaBH4). Al termine delle aggiunte lasciare sotto agitazione per 10 minuti.
Introdurre nel pallone 15 ml di acqua ghiacciata.
Estrarre la fase acquosa con tre porzioni da 10 ml di etere etilico, seccare gli estratti eterei con Na 2SO4 anidro.
Analizzare la soluzione mediante TLC (miscela eluente: esano/acetato di etile 6:1) utilizzando come riferimento
campioni autentici di benzofenone e difenilmetanolo.
Allontanare il solvente a pressione ridotta, pesare il residuo.
Purifocare il grezzo mediante cromatografia su colonna utilizzando come eluente la miscela esano/acetato di etile 6:1.
determinare le quantità di difenilmetanolo e la resa della reazione.
COLONNA
Volume di ritenzione
Frazioni in cui è presente il benzofenone
Frazioni in cui è presente il difenilmetanolo
RF del chetone di partenza e del prodotto
Peso del difenilmetanolo ottenuto
Resa della reazione
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Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico:
Sintesi dell'acetato di propile (essenza di pera)
O
CH3COH
H+
+
CH3CH2CH2OH
O
CH3COCH2CH2CH3
+
H2O
Procedimento
Versare 10 ml (8.04g, 0.134 moli) di alcool propilico e 20 ml (21g , 0.35 moli) di acido
acetico glaciale in un pallone da 100ml. Tenendo il pallone in agitazione introdurre con cautela 4
ml di acido solforico concentrato e le pietrine per l'ebollizione.
Il pallone viene munito di un refrigerante a ricadere e la miscela viene portata all'ebollizione tramite
un mantello riscaldante. Dopo un'ora riportare la reazione a temperatura ambiente. Con molta
cautela, quando il pallone di reazione è freddo, aggiugere nel pallone di reazione, goccia a goccia,
50 ml di acqua fredda; versare la miscela di reazione nell'imbuto separatore . Risciaquare il pallone
con 10 ml di acqua fredda e aggiungere anche questa nell'imbuto separatore. Dibattere con
attenzione e separare lo strato inferiore acquoso: lo strato superiore organico e' costituito dall'estere
grezzo che però contiene ancora una piccola quantità di acido acetico. Con cautela aggiungere
25ml di una soluzione al 5% di bicarbonato di sodio alla fase organica agitando l'imbuto separatore
con movimento rotatorio finchè non cessa lo sviluppo di anidride carbonica. Tappare l'imbuto
separatore e agitare debolmente due volte, sfiatando ogni volta. Agitare poi energicamente finchè
non si sviluppa più vapore. Separare lo strato acquoso e lavare lo strato organico ripetutamente con
porzioni di 25 ml di soluzione di bicarbonato di sodio finchè lo strato acquoso non rimane basico.
Dibattere infine con 5 ml di soluzione di cloruro di sodio satura e scartare lo strato acquoso.
L'estere viene versato dalla sommità dell'imbuto in una beuta e seccato su solfato di sodio anidro.
L'estere grezzo così ottenuto può essere purificato per distillazione
(p.eb.=100-104 °C).
Montare un apparato di distillazione, ricordarsi le pietrine per l'ebollizione e raccogliere l'estere
purificato in un pallone asciutto esattamente pesato. Pesare l'estere e determinare la resa
percentuale.
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Chimica Organica II con Laboratorio
Anno Accademico:
Sintesi dell'acetato di propile (essenza di pera)
Data___/___/____
Banco n:____________
Nome e Cognome:_________________________________
Versare 10 ml (8.04 g, 0.134 moli) di alcool propilico e 20 ml (21g ,0.35 moli) di acido
acetico glaciale in un pallone da 100ml. Tenendo il pallone in agitazione introdurre con cautela 4
ml di acido solforico concentrato e le pietrine per l'ebollizione.
Il pallone viene munito di un refrigerante a ricadere e la miscela viene portata all'ebollizione tramite
un mantello riscaldante. Dopo un'ora riportare la reazione a temperatura ambiente. Con molta
cautela, quando il pallone di reazione è freddo, aggiugere nel pallone di reazione, goccia a goccia,
50 ml di acqua fredda; versare la miscela di reazione nell'imbuto separatore . Risciaquare il pallone
con 10 ml di acqua fredda e aggiungere anche questa nell'imbuto separatore. Dibattere con
attenzione e separare. Lavare con attenzione 2 volte con 25 ml di una soluzione al 5% di
bicarbonato di sodio Separare lo strato acquoso e lavare ripetutamente con porzioni di 25 ml di
soluzione di bicarbonato finchè lo strato acquoso non rimane basico.
Dibattere infine con 5 ml di soluzione di cloruro di sodio satura .
L'estere viene versato dalla sommità dell'imbuto in una beuta e seccato su solfato di sodio
anidro. L'estere grezzo così ottenuto può essere purificato per distillazione .
Punto di ebollizione osservato?
Quantità di estere ottenuto in g?
Resa?