實驗二十五

（取代）羧酸及其衍生物、胺的性質(zhì)

【實驗?zāi)康摹?/p>

1.熟悉羧酸、羧酸衍生物和取代羧酸的化學(xué)性質(zhì)；

2.掌握胺類化合物的性質(zhì)及其鑒別方法；

3.了解酰化反應(yīng)和縮二脲反應(yīng)的應(yīng)用。

【實驗原理】

羧酸一般為弱酸性（但酸性比碳酸強(qiáng)）。羧酸能發(fā)生脫羧反應(yīng)，而且不同各種羧酸的脫羧的條件各有不同，如草酸、丙二酸經(jīng)加熱即易脫羧，放出CO2；羧酸與醇在酸的催化下，加熱可以發(fā)生酯化反應(yīng)。甲酸含有醛基，故能還原托倫試劑。

羧酸除能生成酯外，也能生成酰鹵、酸酐和酰胺（四者統(tǒng)稱為羧酸衍生物）。它們的化學(xué)性質(zhì)相似，能發(fā)生水解機(jī)、醇解和氨解。活潑順序為：酰鹵>酸酐>酯>酰胺。

取代羧酸中重要的有羥基酸和酮酸。羥基酸中的羥基比醇分子中的羥基易被氧化，如乳酸能被托倫試劑氧化成丙酮酸；，在堿性高錳酸鉀溶液中，則因高錳酸鉀被乳酸還原而使紫色褪去。

乙酰乙酸乙酯是酮型和烯醇型兩種互變異構(gòu)體的平衡混合物，這兩種異構(gòu)體借分子中氫原子的移位而互變轉(zhuǎn)換，所以它既具有酮的性質(zhì)（如與2,4-二硝基苯肼反應(yīng)生成2,4-二硝基苯腙），又具有烯醇的性質(zhì)（如能使溴水褪色并能與FeCl3溶液作用呈現(xiàn)紫色）。

胺可以看做是氨分子中的氫原子被羥基取代的衍生物。胺類化合物有堿性，能與酸反應(yīng)生成鹽。芳香胺由于氨基的存在使苯環(huán)活化，易發(fā)生取代反應(yīng)。在酰化反應(yīng)中，伯胺和仲胺由于氮上有氫原子可被酰基取代，生成相應(yīng)的酰胺類化合物，叔氨氮上無氫原子則無此反應(yīng)。

大多數(shù)酰胺為結(jié)晶固體，故可利用酰化反應(yīng)鑒別胺類化合物。

胺類容易被氧化，氧化產(chǎn)物往往很復(fù)雜。

將尿素緩慢加熱至熔點以上，則二分子尿素可脫去一分子氨生成縮二脲。縮二脲在堿性溶液中與稀的硫酸銅溶液反應(yīng)能產(chǎn)生紫紅色，這種反應(yīng)叫做縮二脲反應(yīng)。

【儀器材料】

小試管10支，燒杯（100

mL）2個，玻璃棒1根，小橡皮塞1個，酒精燈1個，溫度計1個，石棉網(wǎng)1個，鐵架臺1個，鐵圈1個，鐵夾1個，大試管1個，帶孔橡皮塞1個，導(dǎo)管1個，藥匙1個。

【試劑藥品】

5%甲酸溶液，5%草酸溶液，5%乙酸溶液，廣泛pH試紙，固體草酸，異戊醇，澄清石灰水，冰醋酸，濃硫酸，乙酰氯，蒸餾水，乙酐，10%乙酰乙酸乙酯溶液，2,4-二硝基苯肼溶液，1%三氯化鐵溶液，飽和溴水，苯胺，芐胺，二乙胺，N-甲基苯胺，N,N-二甲基苯胺，10%氫氧化鈉溶液，1%硫酸銅溶液，紅色石蕊試紙，尿素。

【實驗步驟】

（一）羧酸及其衍生物的化學(xué)性質(zhì)

1.羧酸的酸性：

用干凈玻棒分別蘸取5%甲酸、5%乙酸和5%草酸于pH試紙上，觀察顏色變化，比較pH值大小。

2.草酸的脫酸反應(yīng)：

取0.5

g草酸放入帶有導(dǎo)管的干燥大試管中，將試管用用鐵夾固定在鐵架臺上，管口向上傾斜[1]，裝置如圖1所示，將導(dǎo)管插入裝有2

mL澄清石灰水的試管中，然后將草酸加熱，注意石灰水有何變化？在停止加熱時，應(yīng)先移去盛有石灰水的試管，然后移去火源。

圖1

草酸脫羧裝置

3.酯化反應(yīng)

取一干燥試管，加入10滴異戊醇和10滴冰醋酸，混勻后加入5滴濃硫酸，振蕩試管并放入60~70

℃水浴加熱10~15

min，然后取出試管，放入冷水中冷卻，并向試管中加入2

mL水，注意酯層浮起，并有梨香味飄出。

4.羧酸衍生物的水解

（1）在一試管中加入蒸餾水20滴，沿管壁慢慢加3滴乙酰氯（乙酰氯不溶于水沉在水底），略微振蕩，乙酰氯開始水解，產(chǎn)生氯化氫氣泡并放熱，溶液變?yōu)榫粻顟B(tài)，冷卻，加入5%硝酸銀溶液1滴，觀察現(xiàn)象，說明原因。

（2）在另一試管中加20滴蒸餾水和10滴乙酐（乙酐不溶于水，呈珠粒狀沉于管底），振搖后，若無變化，把試管加熱，觀察溶液是否成為均勻溶液，并嗅一嗅氣味。

5.乙酰乙酸乙酯的酮型-烯醇型互變異構(gòu)：

取1支試管加入1

mL

10%乙酰乙酸乙酯以及4~5滴2,4-二硝基苯肼，觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生？另取1支試管加入1

mL

10%乙酰乙酸乙酯及1%

FeCl3

1滴，注意溶液顯色（為什么？），向此溶液中加入溴水?dāng)?shù)滴，則顏色消褪（為什么？），放置片刻后，顏色又復(fù)出現(xiàn)（為什么？）。以上各種現(xiàn)象說明什么問題？

（二）胺的化學(xué)性質(zhì)

1.胺的堿性

分別滴加苯胺、芐胺和二乙胺各10滴于3支試管中，加水2~3

mL，振蕩，觀察是否完全溶解，然后用紅色石蕊試紙試驗每管溶液是否呈堿性。哪一管溶液堿性最強(qiáng)？再在每個試管中滴加濃鹽酸至酸性，觀察結(jié)果。

2.酰化反應(yīng)

取3支試管分別加入苯胺、N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺各3滴，然后于各試管總加入2~3滴乙酐，振蕩，觀察有何現(xiàn)象發(fā)生。若無反應(yīng)將試管加熱1

min，然后再加20滴蒸餾水，并加入10%氫氧化鈉溶液使其呈堿性，觀察現(xiàn)象。

3.苯胺的溴代反應(yīng)

取一支試管，加入10滴蒸餾水和1滴苯胺，搖勻后加入飽和溴水4~6滴，觀察有無白色沉淀生成。

4.縮二脲反應(yīng)[2]

取0.2~0.3

g尿素置于一干燥試管中，緩慢加熱，首先觀察到尿素熔化，隨后有氨氣放出，以濕潤的紅色石蕊試紙試驗。繼續(xù)加熱時，試管內(nèi)物質(zhì)逐漸凝固，將試管冷卻后，注入1~2

mL水，用玻璃棒攪拌，盡量使固體溶解，然后將上層部分溶液傾入另一試管中，在此試管中加入3~4滴10%氫氧化鈉溶液和1~2滴1%硫酸銅溶液，觀察有何顏色產(chǎn)生。

【思考題】

1.何謂脫羧反應(yīng)？

2.羧酸的衍生物易發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？

3.何謂酰化反應(yīng)？常用的酰化劑有哪些？

【附注】

[1]

草酸常含有2分子結(jié)晶水，加熱至100

℃時釋放出結(jié)晶水；繼續(xù)加熱則起脫羧反應(yīng)，加熱到150

℃時亦開始升華，為避免升華的草酸在管口凝結(jié)而不發(fā)生分解反應(yīng)，因此將試管傾斜放置。

[2]

尿素加熱至熔點（133

℃）以上時，則生成縮二脲并放出氨。凡分子中含有兩個或兩個以上肽鍵的化合物，在堿性溶液中，均可與洗硫酸銅溶液生成紫紅色，這種顏色反應(yīng)叫縮二脲反應(yīng)。