Identificazione di aldeidi e chetoni sconosciuti

Fonte: Lara Al Hariri e Ahmed Basabrain presso l'Università del Massachusetts Amherst, MA, USA

1. DNPH per Aldeidi Aromatiche e ChetoniExpand

   In questo laboratorio, utilizzerai il test DNPH, il test di Tollen e il test dello iodoformio per identificare due aldeidi o chetoni sconosciuti. Utilizzerai butanone e benzaldeide come composti noti per confermare che i test stiano funzionando come previsto.

   Inizierai il laboratorio con il test DNPH, che si basa sulla reazione tra 2,4-dinitrofenilidrazina, o DNPH, e aldeidi e chetoni. Quando si combinano DNPH e un'aldeide o un chetone in un ambiente acido, subiscono una reazione di condensazione per formare l'idrazone corrispondente. L'idrazone precipita quindi dalla soluzione. Se il precipitato va dal rosso all'arancione, l'aldeide o il chetone erano aromatici. Se va dall'arancione al giallo, l'aldeide o il chetone non erano aromatici o alifatici.

   • Indossa un camice da laboratorio, occhiali di sicurezza e guanti in nitrile. nota: Molte sostanze chimiche in questo laboratorio sono tossiche, corrosive o infiammabili, quindi eseguirai questo laboratorio in una cappa aspirante. Cambia i guanti se ci sono sostanze chimiche.
   • Prendi una fiala di ogni composto conosciuto e scegli due composti sconosciuti da analizzare. Scrivi i codici per i tuoi sconosciuti nel tuo quaderno di laboratorio.
   • Etichetta un becher da 250 ml per i rifiuti acquosi e un becher da 600 ml per le pipette usate. Metti diverse pipette Pasteur pulite in un altro becher e prendine altre ogni volta che ne hai bisogno.
   • Prendi quattro piccole provette in un rack ed etichettale con i quattro nomi dei composti, o codici, e il nome del primo test.
   • Portare un becher da 50 ml e un cilindro graduato alla cappa reagente e ottenere 8 ml della soluzione DNPH.
   • Usa quattro pipette Pasteur per mettere 3 – 4 gocce di ogni composto nella sua provetta. nota: Non riutilizzare le pipette durante questo laboratorio perché la contaminazione incrociata invaliderà i risultati del test.
   • Aggiungi 2 ml della soluzione DNPH a una delle provette e mescolala bene con una bacchetta di vetro. Sciacquare accuratamente l'asta di vetro con acqua deionizzata sul becher di scarico acquoso per rimuovere tutte le tracce di chetone o aldeide.
   • Aggiungi 2 ml della soluzione DNPH a ciascuna delle altre tre provette allo stesso modo. Assicurati di pulire accuratamente l'asta di vetro dopo ogni barra. Al termine, lascia riposare la soluzione per 15 minuti.
   • Mentre aspetti, imposta la filtrazione sottovuoto e riempi un becher da 250 ml con acqua deionizzata.
   • Dopo 15 minuti, ispeziona i precipitati nelle provette. nota: La benzaldeide ha un gruppo aromatico, quindi dovresti vedere un solido dal rosso all'arancione nella sua provetta. Il butanone è alifatico, quindi dovresti vedere un solido da arancione a giallo nella sua provetta. Registra i risultati nel tuo quaderno di laboratorio.

     Tabella 1: Risultati di DNPH, Tollens e iodoformio

     Composto	DNPH	Tollens'	Iodoform	Solubilità in acqua	Hydrazone m.p.
     Butanone
     Benzaldeide

     Clicca qui per scaricare la Tabella 1
   • Confronta i solidi dei composti sconosciuti con i composti conosciuti. Per ogni incognita, registra se questo solido era più rosso-arancio, come la benzaldeide, o più giallo-arancio, come il butanone.
   • Usa una pipetta Pasteur pulita per bagnare la carta da filtro dell'impianto di filtrazione sottovuoto con acqua deionizzata e raccogliere il solido da uno dei tuoi sconosciuti mediante filtrazione sottovuoto. Sciacquare i solidi rimasti nel tubo con acqua deionizzata.
   • Lava il solido sulla carta da filtro con 10 ml di acqua deionizzata.
   • Raccogli una piccola quantità di solido con una bacchetta di vetro pulita e spalmala su carta pH. Se il pH è inferiore a 6,5, sciacquare il solido con altri 10 ml di acqua deionizzata. Continua a sciacquare il solido e a controllarne il pH fino a quando non è compreso tra 6,5 e 7.
   • Etichetta un piccolo vetro dell'orologio per l'ignoto e trasferisci con cura la carta da filtro e il solido sul vetro dell'orologio per asciugare.
   • Sciacquare accuratamente l'imbuto Büchner con acqua deionizzata, smaltire il filtrato nei rifiuti della soluzione DNPH e riassemblare la configurazione di filtrazione sottovuoto con un nuovo pezzo di carta da filtro.
   • Raccogli e lava i solidi dal secondo composto sconosciuto e dai due composti noti allo stesso modo.
   • Lascia asciugare i quattro solidi nella tua cappa aspirante (1 h).
2. Il test di TollensExpand

   Quando si combina un'aldeide con l'argento diammina (I), o il reagente di Tollens, il reagente viene ridotto ad argento metallico e ammoniaca. L'argento ricopre l'interno del recipiente di reazione o precipita come un solido nero, quindi è facile vedere che la reazione è avvenuta.

   La maggior parte dei chetoni sono più difficili da ossidare rispetto alle aldeidi e quindi non reagiscono con il reagente di Tollens. Per questo laboratorio, si può presumere che se appare l'argento, il composto è un'aldeide. Se l'argento non appare, il composto è un chetone.

   La soluzione reattiva di Tollens contiene una base forte e deve essere smaltita in modo speciale per evitare la formazione di un prodotto di decomposizione esplosivo. Maneggialo con cura e ricordati di mettere i rifiuti di prova dei Tollens nell'apposito contenitore.

   • Metti le tue provette usate in un becher ed etichetta quattro nuove provette con i nomi o i codici dei composti e il test di Tollens.
   • Porta un becher pulito da 50 ml e un cilindro graduato da 5 ml alla cappa dei reagenti e prendi 4 ml di reagente di Tollens.
   • Usa pipette pulite per mettere 3 – 4 gocce di ogni composto nella sua provetta.
   • Aggiungi 1 ml di reagente di Tollens a ciascuna provetta e mescola bene le soluzioni con una bacchetta di vetro pulita, sciacquando accuratamente la barra con acqua deionizzata tra le provette. Metti da parte la griglia di provette e lasciala riposare per 10 minuti.
   • Mentre aspetti, prendi circa 100 ml di acqua in un becher da 150 ml e mettilo su una piastra. Posizionare un piccolo morsetto a 3 punte sopra il becher.
   • Controlla il tubo di benzaldeide dopo 10 min. Nota: La benzaldeide dovrebbe avere un risultato positivo, come indicato da una pellicola d'argento o da un precipitato. Se non si vede un risultato positivo nel tubo di benzaldeide, fissare un termometro alla provetta e scaldare nel bagno d'acqua a 35 °C per 5 minuti. La pellicola d'argento, o precipitato, dovrebbe quindi apparire. Registrare questo risultato nel taccuino del laboratorio.
   • Il butanone non reagirà con il reagente di Tollens. nota: Il tubo di butanone è un esempio di risultato negativo del test di Tollens. Registralo nel tuo quaderno di laboratorio.
   • Controlla i tubi dei tuoi sconosciuti. Se vedi uno specchio d'argento o un precipitato, registra un risultato positivo del test di Tollens per quell'ignoto. In caso contrario, scaldare il tubo a bagnomaria per 5 minuti e ricontrollare. Se il test è ancora negativo, registrare il risultato nel quaderno di laboratorio.
   • Quando hai finito, spegni la piastra riscaldante e getta le soluzioni di test di Tollens nell'apposito contenitore per rifiuti. Metti le provette rivestite d'argento nella scatola di raccolta per la pulizia acida e metti il resto nel becher.
3. iodoformi per metilchetoniExpand

   Quando si combinano iodio e un metilchetone in base acquosa, lo iodio sostituisce gli idrogeni dell'alfa metile. Una reazione di addizione-eliminazione seguita dal trasferimento di protoni produce iodoformio e un anione carbossilato. Lo iodoformio è insolubile in acqua, quindi vedrai un precipitato giallo se il composto che stai testando è un metilchetone. Se non si tratta di un metilchetone, la soluzione di prova alla fine diventerà marrone a causa dello iodio non reagito.

   • Prima del test dello iodoformio, controlla la solubilità di tutti e quattro i composti in acqua. Etichettare quattro provette pulite con i nomi o i codici dei composti e H₂O. Etichettare altre quattro provette con i nomi dei composti e CHI₃.
   • Usa pipette Pasteur pulite per mettere 3 – 4 gocce di ogni composto nella sua provetta.
   • Aggiungi 2 ml di acqua deionizzata a ciascuna provetta etichettata. Mescolare bene con una bacchetta di vetro pulita. Pulire accuratamente l'asta con acqua deionizzata tra i tubi.
   • Attendi qualche minuto che i liquidi si depositino prima di valutarli. nota: Il butanone è moderatamente solubile in acqua, quindi dovresti vedere poca o nessuna separazione. La benzaldeide è scarsamente solubile in acqua e la sua densità è leggermente superiore a quella dell'acqua. Dovresti vedere un piccolo strato sul fondo del tubo.
   • Ispeziona le tue incognite per strati liquidi e registra i risultati per tutti e quattro i composti nel tuo quaderno di laboratorio.
   • Aggiungi 2 ml di acqua deionizzata alla provetta di butanone e a qualsiasi chetone idrosolubile e mescolali bene con una bacchetta di vetro pulita. nota: Se hai un chetone sconosciuto che è insolubile in acqua, aggiungi invece 2 ml di 1,2-dimetossietano e mescolalo bene con una bacchetta di vetro pulita.
   • Ora, esegui il test dello iodoformio, che è solo per i chetoni. Utilizzare un becher pulito da 50 ml e un piccolo cilindro graduato per ottenere 4 o 6 ml di NaOH 3 M, a seconda che si abbiano due o tre chetoni da testare.
   • Versa ~10 ml di reagente iodoformio in un altro becher da 50 ml.
   • Aggiungi 2 ml di NaOH 3 M a ciascuna provetta chetonica e mescola bene, pulendo accuratamente la bacchetta di vetro con acqua deionizzata tra ogni provetta.
   • Procurati una pipetta Pasteur pulita e aggiungi il reagente di iodoformio goccia a goccia nella provetta di butanone, mescolando spesso fino a quando non vedi un precipitato giallo. nota: Il butanone è un metilchetone, quindi produrrà un risultato positivo.
   • Sciacquare la bacchetta di vetro con acqua deionizzata e iniziare ad aggiungere il reagente iodoformio goccia a goccia al tuo primo, o unico, chetone sconosciuto, mescolando spesso. Continua ad aggiungere il reagente fino a quando lo iodoformio giallo precipita, come hai visto con il butanone, o la soluzione rimane marrone, anche dopo averla mescolata bene. nota: Quest'ultimo è un risultato negativo.
   • Se hai un altro chetone sconosciuto, pulisci bene la bacchetta di vetro e ripeti il test con il tuo secondo chetone.
   • Quando hai finito, getta le tue soluzioni contenenti iodio nell'apposito contenitore per rifiuti.
   • Una volta che i solidi del test DNPH sono asciutti, misura il punto di fusione di ogni solido e registrali nel tuo quaderno di laboratorio. Mettere i soluti rimanenti nel contenitore dei rifiuti per derivati solidi DNPH.
   • Smaltisci i liquidi organici avanzati e le miscele acquose di aldeidi nei soliti contenitori per rifiuti.
   • Risciacqua le pipette Pasteur usate per le aldeidi e i chetoni con acetone prima di metterle nei rifiuti di vetro. Versa i tuoi rifiuti acquosi nello scarico con acqua corrente del rubinetto. Pulisci la vetreria, riponi l'attrezzatura da laboratorio e raccogli e getta la spazzatura nella cappa aspirante prima di partire.
4. RisultatiEspandi
   • Identifica i tuoi composti sconosciuti. Ci sono sei opzioni: acetofenone, butanale, 3-metil-2-butanone, pentanal, 2-pentanone e 3-pentanone.
   • Guarda i risultati DNPH. Se il precipitato era da rosso ad arancione, l'aldeide o chetone sconosciuto è aromatico. Se era giallo, l'incognita è alifatica. nota: Poiché solo un composto possibile è aromatico, il precipitato rosso significa che l'incognita era l'acetofenone. A conferma, dovresti anche aver visto un test di Tollens negativo e un test dello iodoformio positivo.
   • Un precipitato giallo nel test DNPH significa che l'incognita potrebbe essere uno qualsiasi degli altri cinque composti.
   • Guarda i risultati del test di Tollens. Se hai visto uno specchio d'argento o un precipitato grigio-argento nella provetta, il composto sconosciuto è un'aldeide. Se non hai visto alcun cambiamento, allora il composto sconosciuto è un chetone. Se il tuo sconosciuto è un'aldeide, potrebbe essere pentanale o butanale.
   • Confronta il punto di fusione del derivato dell'idrazone sconosciuto con i valori della letteratura per ogni aldeide per capire quale fosse.
   • Se il test di Tollens fosse negativo e il test DNPH mostrasse un composto alifatico, l'incognita potrebbe essere 3-metil-2-butanone, 2-pentanone o 3-pentanone.
   • Controlla i risultati del test dello iodoformio per restringere il campo. Se avete visto lo iodoformio giallo solido, il composto era un metilchetone. Se hai visto una soluzione marrone, non era un metilchetone.
   • Solo uno dei chetoni alifatici non è un metilchetone, quindi se hai visto una soluzione marrone, l'incognita era il 3-pentanone. Se hai visto il precipitato di iodoformio giallo dalla soluzione e anche il test DNPH aveva un precipitato giallo, allora l'incognita è il 3-metil-2-butanone o il 2-pentanone.
   • Usa il punto di fusione del derivato dell'idrazone sconosciuto per capire quale metilchetone avevi.