鉴定未知醛类和酮类

来源:美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的 Lara Al Hariri 和 Ahmed Basabrain

1. DNPH 芳香醛和酮类检测展开

   在本实验中，您将使用 DNPH 检测、Tollens 检测和碘仿检测来识别两种未知的醛或酮。您将使用丁酮和苯甲醛作为已知化合物来确认测试是否按预期进行。

   您将从 DNPH 测试开始实验室，该测试依赖于 2,4-二硝基苯肼 （DNPH） 与醛和酮之间的反应。当您在酸性环境中将 DNPH 与醛或酮结合时，它们会发生缩合反应以形成相应的腙。然后 hydrazone 从溶液中沉淀。如果沉淀物为红色至橙色，则醛或酮为芳香族。如果是橙色到黄色，则醛或酮是非芳香族或脂肪族的。

   • 穿上实验服、安全眼镜和丁腈手套。 注意: 本实验中的许多化学品具有毒性、腐蚀性或易燃性，因此您将在通风橱中进行本实验。如果手套上沾有任何化学品，请更换手套。
   • 获取每种已知化合物的小瓶，然后选择两种未知化合物进行分析。在实验室笔记本中编写未知数的代码。
   • 标记一个 250 mL 的水性废物烧杯和一个 600 mL 的烧杯（用于用过的移液器）。将几个干净的巴斯德移液器放入另一个烧杯中，并在需要时获得更多。
   • 在架子上获取四个小试管，并用四个化合物名称或代码以及第一个测试的名称标记它们。
   • 将一个 50 mL 烧杯和一个量筒带到试剂罩中，获得 8 mL 的 DNPH 溶液。
   • 使用四支巴斯德移液器将每种化合物的 3 – 4 滴放入试管中。注意:在此实验室期间，请勿重复使用移液器，因为交叉污染会使检测结果无效。
   • 向其中一个试管中加入 2 mL DNPH 溶液，并用玻璃棒充分混合。用去离子水在水性废烧杯上彻底冲洗玻璃棒，以去除所有痕量的酮或醛。
   • 以相同的方式将 2 mL 的 DNPH 溶液添加到其他三个试管中。确保在每根玻璃棒之后彻底清洁玻璃棒。完成后，让溶液静置 15 分钟。
   • 等待时，设置真空过滤，并在 250 mL 烧杯中装满去离子水。
   • 15 分钟后，检查试管中的沉淀物。注意:苯甲醛具有芳香族基团，因此您应该在其试管中看到红色至橙色的固体。丁酮是脂肪族的，因此您应该在其试管中看到橙色至黄色的固体。将结果记录在实验室笔记本中。

     表 1:DNPH、Tollens 和碘仿结果

     <表格对齐="中心" 高度="224" style="border-collapse: collapse; font-size: 17px; line-height: 24px;"> 复合 DNPH Tollens' Iodoform 水中溶解度 Hydrazone m.p. 丁酮 苯甲醛 点击此处下载表 1
   • 将未知化合物中的固体与已知化合物进行比较。对于每个未知数，记录这种固体是更红橙色（如苯甲醛）还是更橙黄色（如丁酮）。
   • 使用干净的巴斯德移液器用去离子水润湿真空过滤装置的滤纸，并通过真空过滤从您的未知物之一中收集固体。用去离子水冲洗掉管中残留的任何固体。
   • 用 10 mL 去离子水清洗滤纸上的固体。
   • 用干净的玻璃棒捡起少量固体，然后涂抹在 pH 纸上。如果 pH 值低于 6.5，请再用 10 mL 去离子水冲洗固体。继续冲洗固体并检查其 pH 值，直到它介于 6.5 和 7 之间。
   • 为未知的小手表玻璃贴上标签，然后小心地将滤纸和固体转移到手表玻璃上晾干。
   • 用去离子水彻底冲洗 Büchner 漏斗，将滤液丢弃在 DNPH 溶液废液中，然后用一张新滤纸重新组装真空过滤装置。
   • 以相同的方式收集和洗涤第二种未知化合物和两种已知化合物中的固体。
   • 将四种固体留在通风橱中晾干（1 小时）。
2. 托伦斯测试展开

   当您将醛与二胺银 （I） 或 Tollens 试剂混合时，试剂会还原成金属银和氨。银要么覆盖在反应容器的内部，要么沉淀为黑色固体，因此很容易看出反应发生了。

   大多数酮比醛更难氧化，因此不会与 Tollens 试剂发生反应。在本实验中，您可以假设如果出现银，则化合物是醛。如果未出现银，则化合物为酮。

   Tollens 的试剂溶液含有强碱，必须专门处理，以避免形成爆炸性分解产物。小心处理，并记得将 Tollens 的测试废物放入指定的容器中。

   • 将用过的试管放入烧杯中，并用化合物名称或代码以及 Tollens 测试标记四根新试管。
   • 将一个干净的 50 mL 烧杯和一个 5 mL 量筒带到抽油烟机中，获得 4 mL 的 Tollens 试剂。
   • 使用干净的移液器将每种化合物的 3 – 4 滴放入试管中。
   • 向每个试管中加入 1 mL Tollens 试剂，用干净的玻璃棒将溶液充分混合，在试管之间用去离子水彻底冲洗棒。将试管架放在一边，静置 10 分钟。
   • 等待时，在 150 mL 烧杯中加入约 100 mL 水，然后将其放在热板上。将一个小的 3 孔夹放在烧杯上方。
   • 10 分钟后检查苯甲醛管。注意:苯甲醛应具有阳性结果，如银膜或沉淀所示。如果您在苯甲醛管中没有看到阳性结果，请将温度计固定在试管上，并在 35 °C 的水浴中加热 5 分钟。然后应该出现银膜或沉淀物。将此结果记录在实验室笔记本中。
   • 丁酮不会与 Tollens 试剂反应。注意: 丁酮管是 Tollens 检测结果阴性的一个例子。将此记录在您的实验室笔记本中。
   • 检查你的未知数的试管。如果您看到银镜或沉淀物，请记录该未知物的阳性 Tollens 测试结果。如果没有，请在水浴中加热管子 5 分钟，然后再次检查。如果测试仍然为阴性，请将该结果记录在实验室笔记本中。
   • 完成后，关闭电炉并将 Tollens 的测试溶液丢弃在适当的废物容器中。将镀银管放入收集盒中进行酸洗，其余的放入烧杯中。
3. 测试Expand

   当您在水碱中结合碘和甲基酮时，碘会取代 α 甲基的氢。加成消除反应，然后进行质子转移，产生碘仿和羧酸盐阴离子。碘仿不溶于水，因此如果您正在测试的化合物是甲基酮，您会看到黄色沉淀。如果不是甲基酮，供试品溶液最终会因为未反应的碘而变成棕色。

   • 在碘仿测试之前，检查所有四种化合物在水中的溶解度。用化合物名称或代码和 H₂O 标记四个干净的试管。用化合物名称和 CHI₃ 标记另外四个试管。
   • 使用干净的巴斯德移液器将每种化合物的 3 – 4 滴放入试管中。
   • 向每个标记的试管中加入 2 mL 去离子水。用干净的玻璃棒充分混合。在管子之间用去离子水彻底清洁杆。
   • 等待几分钟，让液体沉淀下来，然后再进行评估。注意:丁酮适度溶于水，因此您应该几乎看不到分离。苯甲醛微溶于水，其密度略高于水。您应该在管底部看到一小层。
   • 检查液体层的未知物，并将所有四种化合物的结果记录在实验室笔记本中。
   • 向丁酮管中加入 2 mL 去离子水和任何水溶性酮，并用干净的玻璃棒充分混合。注意: 如果您有不溶于水的未知酮，请加入 2 mL 1,2-二甲氧基乙烷，并用干净的玻璃棒充分混合。
   • 现在，进行碘仿测试，该测试仅适用于酮。使用干净的 50 mL 烧杯和小量筒获得 4 或 6 mL 的 3 M NaOH，具体取决于您有 2 个还是 3 个酮需要测试。
   • 将 ~10 mL 碘仿试剂倒入另一个 50 mL 烧杯中。
   • 向每个酮管中加入 2 mL 的 3 M NaOH 并充分混合，用每管之间的去离子水彻底清洁玻璃棒。
   • 获得干净的巴斯德移液管，将碘仿试剂滴加到丁酮管中，经常搅拌直到看到黄色沉淀。注意:丁酮是一种甲基酮，因此会产生阳性结果。
   • 用去离子水冲洗玻璃棒，然后开始将碘仿试剂滴加到您的第一个或唯一的未知酮中，同时经常搅拌。继续添加试剂，直到黄色碘仿沉淀，就像您在丁酮中看到的那样，或者即使搅拌充分，溶液仍保持棕色。注意: 后者是一个负面的结果。
   • 如果你有另一种未知的酮，请彻底清洁玻璃棒，然后用你的第二个酮重复测试。
   • 完成后，将含碘溶液丢弃在适当的废物容器中。
   • 一旦 DNPH 测试中的固体干燥，测量每种固体的熔点并将其记录在实验室笔记本中。将剩余的溶质放入固体 DNPH 衍生物的废液容器中。
   • 将剩余的有机液体和醛类水混合物丢弃在通常的废物容器中。
   • 在将醛和酮放入玻璃废料之前，用丙酮冲洗用于醛和酮的巴斯德移液管。将水性废物与流动的自来水一起倒入下水道。离开之前，请清洁玻璃器皿，收起实验室设备，收集并扔掉通风橱中的所有垃圾。
4. 结果展开
   • 识别未知化合物。有六种选择:苯乙酮、丁醛、3-甲基-2-丁酮、戊醛、2-戊酮和 3-戊酮。
   • 查看 DNPH 结果。如果沉淀物为红色至橙色，则未知的醛或酮为芳香族。如果它是黄色的，则未知是脂肪族的。注意:由于只有一种可能的化合物是芳香族化合物，因此红色沉淀意味着未知化合物是苯乙酮。作为确认，您还应该看到 Tollens 试验阴性和碘仿试验阳性。
   • DNPH 测试中的黄色沉淀意味着未知物可能是其他五种化合物中的任何一种。
   • 查看 Tollens 测试结果。如果您在试管中看到银色镜子或银灰色沉淀物，则未知化合物是醛。如果您没有看到任何变化，那么未知化合物是酮。如果你的未知是醛，它可能是戊醛或丁醛。
   • 将未知物的腙衍生物的熔点与每种醛的文献值进行比较，以找出它是哪一种。
   • 如果 Tollens 的测试结果为阴性，并且 DNPH 测试显示脂肪族化合物，则未知数可能是 3-甲基-2-丁酮、2-戊酮或 3-戊酮。
   • 检查碘仿测试的结果以缩小范围。如果你看到固体黄色碘仿，则该化合物是甲基酮。如果你看到棕色溶液，它不是甲基酮。
   • 脂肪族酮中只有一个不是甲基酮，所以如果你看到棕色溶液，未知的是 3-戊酮。如果您看到溶液中有黄色碘仿沉淀，并且 DNPH 测试也有黄色沉淀，那么未知是 3-甲基-2-丁酮或 2-戊酮。
   • 使用未知的腙衍生物的熔点来计算你拥有的甲基酮。