未知のアルデヒドおよびケトンの同定

出典:Lara Al Hariri氏とAhmed Basabrain氏(米国マサチューセッツ州アマースト校

1. DNPH芳香族アルデヒドおよびケトンの検査Expand

   このラボでは、DNPH試験、Tollens試験、およびiodoform試験を使用して、2つの未知のアルデヒドまたはケトンを特定します。既知の化合物としてブタノンとベンズアルデヒドを使用して、テストが期待どおりに機能していることを確認します。

   ラボは、2,4-ジニトロフェニルヒドラジン(DNPH)とアルデヒドおよびケトンとの間の反応に依存するDNPHテストから始めます。酸性環境でDNPHとアルデヒドまたはケトンを組み合わせると、縮合反応を起こして対応するヒドラゾンが形成されます。その後、ヒドラゾンは溶液から沈殿します。沈殿物が赤からオレンジの場合、アルデヒドまたはケトンは芳香族でした。オレンジ色から黄色の場合、アルデヒドまたはケトンは非芳香族または脂肪族でした。

   • 白衣、安全メガネ、ニトリル手袋を着用してください。 手記： このラボの多くの化学物質は有毒、腐食性、または可燃性であるため、このラボはドラフト内で行います。手袋に化学物質が付着している場合は、手袋を交換してください。
   • 既知の各化合物のバイアルを取得し、分析する2つの未知の化合物を選択します。未知数のコードを実験ノートに書きます。
   • 水性廃棄物用の250mLビーカーと使用済みピペット用の600mLビーカーにラベルを付けます。清潔なパスツールピペットを別のビーカーに数本入れて、必要なときにいつでも手に入れることができます。
   • ラックに4つの小さな試験管を取り出し、それらに4つの化合物名またはコードと最初のテストの名前をラベル付けします。
   • 50mLのビーカーとメスシリンダーを試薬フードに持ってきて、8mLのDNPH溶液を入手します。
   • 4つのパスツールピペットを使用して、各化合物を3〜4滴を試験管に入れます。手記：このラボでは、二次汚染により試験結果が無効になるため、ピペットを再利用しないでください。
   • 試験管の1つに2mLのDNPH溶液を加え、ガラス棒でよく混ぜます。ガラスロッドを水性廃棄物ビーカーの上で脱イオン水で十分にすすぎ、ケトンまたはアルデヒドの痕跡をすべて取り除きます。
   • 同じ方法で、他の3つの試験管のそれぞれに2mLのDNPH溶液を追加します。それぞれの後にガラス棒を徹底的に清掃してください。終了したら、溶液を15分間放置します。
   • 待っている間に、真空ろ過の準備をし、250mLのビーカーに脱イオン水を入れてください。
   • 15分後、試験管内の沈殿物を検査します。手記：ベンズアルデヒドには芳香族基があるため、試験管内には赤からオレンジ色の固体が見えるはずです。ブタノンは脂肪族であるため、試験管内にオレンジ色から黄色の固体が見えるはずです。結果をラボノートに記録します。

     表1:DNPH、Tollens'、およびIodoformの結果

     コンパウンド	DNPH	Tollens'	iodoform	> 水への溶解度	Hydrazone m.p.
     butanone
     ベンズアルデヒド

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   • 未知の化合物と既知の化合物の固体を比較します。未知数ごとに、この固体がベンズアルデヒドのように赤橙色であったか、ブタノンのようにオレンジイエローであったかを記録します。
   • 清潔なパスツールピペットを使用して、真空ろ過セットアップの濾紙を脱イオン水で濡らし、真空ろ過によって未知のものから固体を収集します。チューブに残った固形物を脱イオン水で洗い流します。
   • 濾紙の上の固体を10mLの脱イオン水で洗います。
   • きれいなガラス棒で少量の固形物を拾い上げ、pH紙に塗ります。pHが6.5未満の場合は、さらに10 mLの脱イオン水で固体をすすぎます。.固形物をすすぎ続け、pHが6.5〜7になるまでチェックします。
   • 小さな時計のガラスに未知のラベルを付け、濾紙と固体を慎重に時計のガラスに移して乾燥させます。
   • ビュヒナー漏斗を脱イオン水で十分にすすぎ、濾液をDNPH溶液廃棄物に処分し、新しい濾紙で真空ろ過セットアップを再組み立てします。
   • 2番目の未知の化合物と2つの既知の化合物から同じ方法で固形物を収集して洗浄します。
   • ヒュームフード内の4つの固形物を乾燥させます（1時間）。
2. The Tollens' TestExpand

   アルデヒドとジアミン銀(I)またはTollens試薬を組み合わせると、試薬は金属銀とアンモニアに還元されます。銀は反応容器の内側を覆うか、黒い固体として沈殿するため、反応が起こったことが簡単にわかります。

   ほとんどのケトンはアルデヒドよりも酸化しにくいため、Tollens試薬と反応しません。このラボでは、銀が現れた場合、その化合物はアルデヒドであると想定できます。銀が現れない場合、化合物はケトンです。

   Tollensの試薬溶液には強力な塩基が含まれているため、爆発性分解生成物の形成を避けるために特別に廃棄する必要があります。慎重に取り扱い、Tollensのテスト廃棄物を指定された容器に入れることを忘れないでください。

   • 使用済みの試験管をビーカーに入れ、4つの新しい試験管に化合物名またはコードとTollensのテストでラベルを付けます。
   • 清潔な50mLのビーカーと5mLのメスシリンダーを試薬フードに持ってきて、4mLのTollens試薬を入手してください。
   • きれいなピペットを使用して、各化合物を試験管に3〜4滴入れます。
   • 各試験管に1mLのTollens試薬を加え、溶液をきれいなガラス棒とよく混合し、チューブ間の脱イオン水でロッドを完全にすすぎます。チューブのラックを横に置き、10分間放置します。
   • 待っている間に、150mLのビーカーに約100mLの水を入れて、ホットプレートにセットしてください。ビーカーの上に小さな3ピンclを配置します。
   • 10分後にベンズアルデヒドチューブを確認してください。注:ベンズアルデヒドは、銀膜または沈殿物で示されるように、陽性の結果を示す必要があります。ベンズアルデヒドチューブで陽性の結果が見られない場合は、温度計を試験管に固定し、35°Cのウォーターバスで5分間加熱します。その後、銀膜、または沈殿物が現れるはずです。この結果を実験ノートに記録します。
   • ButanoneはTollensの試薬と反応しません。手記： ブタノンチューブは、Tollensの検査結果が陰性である例です。これをラボノートに記録します。
   • あなたの知らないもののチューブを確認してください。銀の鏡が見えたり、沈殿物が降ったりした場合は、その未知のTollensのテスト結果が陽性であることを記録してください。そうでない場合は、チューブをウォーターバスで5分間加熱し、再度確認してください。それでも検査が陰性の場合は、その結果をラボノートに記録します。
   • 終わったら、ホットプレートをオフにして、Tollensのテスト溶液を適切な廃棄物容器に捨ててください。銀でコーティングされたチューブを酸洗浄用の収集ボックスに入れ、残りをビーカーに入れます。
3. メチルケトンのヨードホルム試験Expand

   ヨウ素とメチルケトンを水性塩基で結合すると、ヨウ素がアルファメチルの水素に置き換わります。付加除去反応とそれに続くプロトン移動により、ヨードホルムとカルボン酸アニオンが生成されます。ヨードホルムは水に不溶性であるため、テストしている化合物がメチルケトンの場合は黄色の沈殿物が表示されます。メチルケトンでない場合、未反応のヨウ素のために試験液は最終的に茶色に変わります。

   • ヨードホルム試験の前に、4つの化合物すべての水への溶解度を確認してください。4本のきれいな試験管に化合物名またはコードとH₂Oをラベル付けし、さらに4本の試験管に化合物名とCHI₃をラベル
     付けします。
   • 清潔なパスツールピペットを使用して、各化合物を3〜4滴試験管に入れます。
   • ラベル付きチューブごとに2mLの脱イオン水を加えます。きれいなガラス棒でよく混ぜます。チューブ間の脱イオン水でロッドを完全に洗浄します。
   • 液体が沈殿するまで数分待ってから評価してください。手記：ブタノンは適度に水に溶けるので、分離はほとんどまたはまったく見られません。ベンズアルデヒドは水に溶けにくく、その密度は水よりも少し高いです。チューブの底に小さな層が見えるはずです。
   • 液体層の未知数を検査し、ラボノートに4つの化合物すべての結果を記録します。
   • ブタノンチューブと任意の水溶性ケトンに2mLの脱イオン水を加え、きれいなガラス棒でよく混ぜます。手記： 水に溶けない未知のケトンがある場合は、代わりに2mLの1,2-ジメトキシエタンを加え、きれいなガラス棒とよく混ぜます。
   • では、ケトン体のみを対象としたヨードホルムテストを実行してください。清潔な50 mLビーカーと小型メスシリンダーを使用して、試験するケトンが2つまたは3つあるかどうかに応じて、4 mLまたは6 mLの3 M NaOHを取得します。
   • ~10mLのヨードホルム試薬を別の50mLビーカーに注ぎます。
   • 各ケトンチューブに2mLの3 M NaOHを加えてよく混合し、各チューブ間のガラスロッドを脱イオン水で徹底的に洗浄します。
   • きれいなパスツールピペットを入手し、ヨードホルム試薬をブタノンチューブに滴下し、黄色の沈殿物が見えるまで頻繁に攪拌します。手記：ブタノンはメチルケトンであるため、肯定的な結果が得られます。
   • ガラス棒を脱イオン水ですすぎ、頻繁に攪拌しながら、最初の、または唯一の未知のケトンにヨードホルム試薬を滴下し始めます。ブタノンで見たように黄色のヨードホルムが沈殿するか、よく攪拌した後でも溶液が茶色のままになるまで、試薬を添加し続けます。手記： 後者は否定的な結果です。
   • 別の不明なケトンがある場合は、ガラス棒をよく掃除し、2番目のケトンでテストを繰り返してください。
   • 終わったら、ヨウ素を含む溶液を適切な廃棄物容器に捨ててください。
   • DNPHテストの固形物が乾いたら、各固形物の融点を測定し、それらをラボノートに記録します。残りの溶質を固形DNPH誘導体用の廃棄物容器に入れます。
   • 残った有機液体とアルデヒド水溶液は、通常の廃棄物容器に捨ててください。
   • アルデヒドとケトンに使用したパスツールピペットをアセトンですすいでから、ガラス廃棄物に入れます。水道水を流して排水溝に水溜めを注ぎます。ガラス器具を掃除し、実験器具を片付け、出発前にドラフト内のゴミを集めて捨ててください。
4. ResultsExpand
   • 未知の化合物を特定します。アセトフェノン、ブタナール、3-メチル-2-ブタノン、ペンタナール、2-ペンタノン、3-ペンタノンの6つのオプションがあります。
   • DNPHの結果を見てください。沈殿物が赤からオレンジ色の場合、未知のアルデヒドまたはケトンは芳香族です。黄色だった場合、未知は脂肪族です。手記：芳香族化合物は1つだけであるため、赤い沈殿物は未知がアセトフェノンであったことを意味します。確認として、Tollensの検査が陰性で、ヨードホルムの検査が陽性であることも確認されているはずです。
   • DNPHテストの黄色の沈殿物は、未知のものが他の5つの化合物のいずれかである可能性があることを意味します。
   • Tollensのテスト結果を見てください。試験管の中に銀の鏡や銀灰色の沈殿物が見えた場合、未知の化合物はアルデヒドです。変化が見られなかった場合、未知の化合物はケトンです。あなたの未知のものがアルデヒドである場合、それはペンタナールまたはブタナールである可能性があります。
   • 未知化合物のヒドラゾン誘導体の融点を各アルデヒドの文献値と比較し、それがどれであったかを解明します。
   • もしTollensの検査が陰性で、DNPH検査で脂肪族化合物が示された場合、未知のものは3-メチル-2-ブタノン、2-ペンタノン、または3-ペンタノンである可能性があります。
   • ヨードホルムテストの結果を確認して絞り込んでください。黄色のヨードホルムが固体で見えた場合、その化合物はメチルケトンでした。茶色の溶液を見たとしても、それはメチルケトンではありませんでした。
   • 脂肪族ケトンの1つだけがメチルケトンではないので、茶色の溶液を見た場合、未知のものは3-ペンタノンでした。溶液から黄色のヨードホルムが沈殿し、DNPHテストでも黄色の沈殿物が見つかった場合、未知は3-メチル-2-ブタノンまたは2-ペンタノンです。
   • 未知のヒドラゾン誘導体の融点を使用して、どのメチルケトンを持っていたかを調べてください。