Практикум по органической химии

Федеральное агентство по образованию 
российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«юЖнЫй ФедеральнЫй Университет»

А. Ф. ПожАрский, А. В. ГулеВскАя,  
о. В. Дябло, В. А. озерянский

ПрАкТикуМ  
По орГАниЧеской ХиМии

ростов-на-дону
издательство южного федерального университета
2009

УДК 574(075.8)
ББК  24.2я73 
П 41

Печатается по решению редакционно-издательского совета 
Южного федерального университета

Учебник подготовлен и издан 
в рамках национального проекта 
«Образование» по «Программе развития федерального 
государственного образовательного учреждения 
высшего профессионального образования  
″Южный федеральный университет″ на 2007–2010 гг.»

Пожарский А. Ф., Гулевская А. В., Дябло О. В., Озерянский В. А.
П 41  
Практикум по органической химии: учебник / А. Ф. Пожарский, А. В. Гулевская, О. В. Дябло, В. А. Озерянский. – Рос- 
тов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2009. – 320 с.
 
 
ISBN 978-5-9275-00612-5
Данный учебник предназначен для студентов химических специальностей университетов и химико-технологических вузов. Он может быть также полезен студентам-биологам и фармацевтам, в программу которых входит обучение основам органического синтеза.

ISBN 978-5-9275-0612-5 
УДК 574(075.8)
 
ББК 24.2я73

©  Пожарский А. Ф., Гулевская А. В., 
Дябло О. В., Озерянский В. А., 
2009
©  Макет. Оформление. Издательство 
Южного федерального 
университета, 2009

Оглавление

Предисловие .....................................................................................................7
1.  Правила техники безопасности в лаборатории 
органической химии ..................................................................................9
1.1.  Общие правила работы ............................................................................9
1.2.  Работа с огнеопасными, взрывоопасными, едкими  
и токсичными веществами ....................................................................11
 
1.2.1.  Горючие жидкости...........................................................................11
 
1.2.2.  Ядовитые и едкие вещества ..........................................................12
 
1.2.3.  Кислоты и щелочи ..........................................................................13
 
1.2.4.  Металлический натрий и калий .....................................................14
 
1.2.5.  Взрывоопасные вещества  ............................................................15
1.3.  Технические операции .............................................................................16
 
1.3.1.  Работа с электроприборами ..........................................................16
 
1.3.2.  Работа с природным газом ............................................................16
 
1.3.3.  Нагревание на масляной бане ......................................................16
 
1.3.4.  Работа с хладоагентами ................................................................17
 
1.3.5.  Работа под уменьшенным давлением ..........................................18
 
1.3.6.  Работа с запаянными ампулами, трубками и стеклянными 
капиллярами ...................................................................................19
1.4.  Экстренная помощь пострадавшему ...................................................20
 
1.4.1.  Средства первой медицинской помощи .......................................20
 
1.4.2.  Травмы глаз ....................................................................................20
 
1.4.3.  Ожоги ...............................................................................................21
 
1.4.4.  Отравления .....................................................................................21
 
1.4.5.  Порезы и ранения ...........................................................................22
 
1.4.6.  Поражения электрическим током ..................................................22
2.  Техника эксперимента в лаборатории органического 
синтеза ......................................................................................................23
2.1.  Организация рабочего места ................................................................23
2.2.  Ведение лабораторного журнала ..........................................................25
2.3.  Основные типы химической посуды и установок ................................27
2.4.  Перекристаллизация ..............................................................................35
2.5.  Перегонка .................................................................................................38
2.6.  Возгонка ....................................................................................................47
2.7.  Экстракция ...............................................................................................49
2.8.  Фильтрование ..........................................................................................53
2.9.  Определение физических свойств органических соединений ............58
 
2.9.1.  Температура плавления .................................................................58
 
2.9.2.  Температура кипения .....................................................................62
 
2.9.3.  Определение плотности ................................................................63
 
2.9.4.  Рефрактометрия .............................................................................65
2.10.  Тонкослойная и колоночная хроматография ....................................68
 
2.10.1.  Тонкослойная хроматография......................................................70
 
2.10.2.  Колоночная хроматография .........................................................74
2.11.  Высушивание веществ ........................................................................77
2.12.  Хранение веществ ...............................................................................83
2.13.  Основные виды стеклодувных работ ................................................85
3.  Методы синтеза органических соединений .....................................89
3.1.  Реакции ацилирования ............................................................................89
 
3.1.1.  Теоретические основы метода ......................................................89
 
3.1.2.  Прописи синтезов  ..........................................................................93
Ацетанилид ............................................................................93
N-Ацетил-о-толуидин (о-Ацетотолуидид) ............................94

N-Метилформанилид ............................................................95
1-Формиламинобензимидазол .............................................96
Ацетилсалициловая кислота (аспирин) ...............................97
Бензойноэтиловый эфир ......................................................98
Метиловый эфир антраниловой кислоты ..........................100
Ацетофенон .........................................................................101
4-Ацетилдифенил ................................................................102
3.2.  Нуклеофильное замещение при насыщенном атоме углерода .......103
 
3.2.1.  Теоретические основы метода ....................................................103
 
3.2.2.  Прописи синтезов ......................................................................... 111
Бромистый этил ................................................................... 111
Бромистый бутил .................................................................112
Йодистый этил .....................................................................113
Йодистый метил ..................................................................115
Нитрометан ..........................................................................116
Анизол ..................................................................................118
Этиловый эфир β-нафтола .................................................119
3.3.  Реакции конденсации карбонильных соединений ...............................121
 
3.3.1.  Теоретические основы метода ....................................................121
 
3.3.2.  Прописи синтезов .........................................................................128
Дибензилиденацетон ..........................................................128
Бензальацетофенон (халкон) .............................................129
Коричная кислота ................................................................130
Барбитуровая кислота ........................................................131
Этиловый эфир циклогексилиденциануксусной кислоты 133
Коричный альдегид .............................................................134
Транс, транс-1,4-Дифенил-1,3-бутадиен (бистирил) ........135
Фурфурилиденацетон .........................................................137
3-Пиперидино-1-фенилпропанон-1 ....................................138
3.4.  Реакции металлорганических соединений .........................................139
 
3.4.1.  Теоретические основы метода ....................................................139
 
3.4.2.  Прописи синтезов .........................................................................143
н-Октан .................................................................................143
Трифенилкарбинол .............................................................145
Фенилуксусная кислота ......................................................147
Метиловый эфир (1-оксициклогексил)уксусной кислоты .150
Фенилбороновая кислота ...................................................151
3.5.  Реакции окисления и восстановления в органической химии ..........152
 
3.5.1.  Теоретические основы метода ....................................................152
 
3.5.2.  Прописи синтезов .........................................................................156
Валериановая кислота ........................................................156
п-Нитробензойная кислота .................................................157
Пирослизевая кислота ........................................................158
о-Нитробензальдегид .........................................................160
о-Нитробензальдегид диацетат .........................................160
о-Нитробензальдегид .........................................................161
Фенилглиоксаль ..................................................................161
п-Бензохинон .......................................................................162
Пирослизевая кислота и фурфуриловый спирт ................164
Азоксибензол .......................................................................165
Азобензол  ...........................................................................166
Янтарная кислота ................................................................167
Гидрокоричная кислота .......................................................168
Анилин..................................................................................169

2,5-Дибромбензохинон........................................................171
9,10-Фенантренхинон ..........................................................172
3.6.  Реакции циклоприсоединения ...............................................................172
 
3.6.1.  Теоретические основы метода ....................................................172
 
3.6.2.  Прописи синтезов .........................................................................181
Тетракис-1,2,3,4-(метоксикарбонил)циклобутан ...............181
Триптицен ............................................................................182
3,6-Эндоксо-1,2,3,6-тетрагидрофталевый ангидрид ........183
3-Метил-3,6-эндоксо-1,2,3,6-тетрагидрофталевый 
ангидрид...............................................................................184
3.7.  Электрофильное замещение в ароматическом ядре .......................184
 
3.7.1.  Теоретические основы метода ....................................................184
 
3.7.2.  Прописи синтезов .........................................................................194
Бромбензол ..........................................................................194
Нитробензол ........................................................................196
о- и п-Нитротолуол ..............................................................197
п-Нитроацетанилид и п-нитроанилин  ...............................199
Сульфаниловая кислота .....................................................201
Пикриновая кислота ............................................................203
Орто- и пара-Нитрофенолы................................................204
Салициловый альдегид ......................................................205
п-Броманизол ......................................................................207
Диоксандибромид ...............................................................207
п-Броманизол ......................................................................208
2-Гидрокси-1-нафтальдегид ...............................................208
1,5- и 1,8-Динитронафталины ............................................210
3.8.  Нуклеофильное замещение в ароматическом ядре ..........................211
 
3.8.1.  Теоретические основы метода ....................................................211
 
3.8.2.  Прописи синтезов .........................................................................219
2,4-Динитрофенилгидразин ................................................219
Пикрилхлорид ......................................................................221
2-Аминопиридин ..................................................................222
β-Нафтол ..............................................................................224
3.9.  Реакции перекрестного сочетания, катализируемые 
комплексами палладия ..........................................................................224
 
3.9.1.  Теоретические основы метода ....................................................224
 
3.9.1.1.  Особенности строения электронной оболочки 
переходных металлов ...............................................................225
 
3.9.1.2.  Типы лигандов и комплексов переходных металлов .............226
 
3.9.1.3.  Геометрия комплексов  .............................................................230
 
3.9.1.4.  Типы реакционной способности органических 
комплексов переходных металлов ..........................................231
 
3.9.1.5.  Новые методы конструирования С-С связей с участием 
переходных металлов ...............................................................234
 
3.9.2.  Прописи синтезов ........................................................................245
Приготовление катализаторов ...........................................245
4-Нитрофенилацетилен ......................................................246
2,3-Бис(фенилэтинил)хиноксалин .....................................248
3,5-Дибромдифенил ............................................................249
3.10.  Соли диазония .....................................................................................249
 
3.10.1.  Теоретические основы метода ..................................................249
 
3.10.2.  Прописи синтезов .......................................................................255
Йодбензол ............................................................................255
о-Нитрохлорбензол .............................................................257
β-Нафтоловый оранжевый (оранж II) ................................259

Пикриновая кислота ............................................................260
п-Нитробромбензол ............................................................261
Гелиантин (метилоранж) .....................................................263
Жировой желтый .................................................................264
n-Нитрофторбензол ............................................................265
3.11.  Красители и крашение .......................................................................267
 
3.11.1.  Теоретические основы метода ...................................................267
 
3.11.2.  Прописи синтезов ........................................................................271
Флуоресцеин ........................................................................271
Эозин (натриевая соль) ......................................................272
Тиоиндиго красный С ..........................................................273
Индантреновый желтый ......................................................275
 
3.11.3.  Техника крашения .......................................................................278
3.12.  Многостадийные синтезы ................................................................280
Бензиламин .........................................................................280
1-Амино-8-нитронафталин .................................................281
4-Бром-2-нитроанилин ........................................................283
1,3-Дифенилизобензофуран ..............................................284
1,3,5-Трибромбензол ...........................................................286
1,3,5-Тринитробензол..........................................................288
1-н-Пропокси-2-амино-4-нитробензол (сладкий 
реагент P4000) .....................................................................289
4-Гидрокси-3-метоксибензальдегид (ванилин) .................291
Люцигенин ............................................................................293
Розеофлавин .......................................................................296
Сольватохром из γ-пиколина ..............................................301
Приложение 1.  Очистка растворителей ......................................................304
Ацетон СН3СОСН3 ...............................................................304
Ацетонитрил СН3СN ............................................................304
Бензол С6Н6..........................................................................305
Диметилсульфоксид СН3S(O)СН3 ......................................305
Диметилформамид (СН3)2N-СН=О .....................................305
1,4-Диоксан ..........................................................................306
Диэтиловый эфир C2H5OC2H5 .............................................306
Ксилол С6H4(CH3)2................................................................307
Метанол СН3ОН ...................................................................307
Метиленхлорид ...................................................................307
Пиридин С5Н5N ....................................................................308
Тетрагидрофуран ................................................................308
Толуол С6Н5СН3 ...................................................................309
Уксусная кислота (ледяная) СН3СООН .............................309
Уксусный ангидрид  (CH3CO)2O ..........................................309
Хлороформ  СНСl3 ..............................................................309
Четыреххлористый углерод ССl4 .......................................310
Этанол С2H5ОН ....................................................................310
Этилацетат СН3СООС2Н5 ....................................................311
Приложение 2.  Плотность растворов некоторых кислот и щелочей ........312

Предисловие

Данный учебник предназначен для студентов химических специальностей университетов и химико-технологических вузов. Он может 
быть также полезен студентам-биологам и фармацевтам, в программу которых входит обучение основам органического синтеза. 
«Практикум» основан на многолетнем опыте преподавания органической химии в Южном федеральном университете (по 2006 г. 
Ростовский государственный университет). В своих главных чертах 
этот опыт отражает традиции и большинства других российских университетов. В соответствии со сложившейся практикой каждый студент на протяжении двух семестров выполняет 15–20 практических 
работ (синтезов) различной сложности. При этом студент должен 
научиться собирать типичные для органического синтеза приборы, 
выработать умение работать как с кристаллическими, так и с жидкими 
веществами, с микро- и полумикроколичествами, использовать разнообразные методы выделения и очистки, в частности обязательной 
считается перегонка в вакууме, тонкослойная и колоночная хроматография. Важное значение имеет развитие у студентов навыков идентификации полученных препаратов.
Практикум на кафедре органической химии ЮФУ обычно начинается с 5–6 фронтальных синтезов, выполняемых в следующей последовательности: ацетанилид, бромистый этил, бензойноэтиловый 
эфир, коричная кислота, трифенилкарбинол. После этого приобретенные студентами начальные навыки в какой-то степени снимают с 
преподавателя и лаборанта напряжение, характерное для начального 
этапа, и ассортимент дальнейших синтезов может быть существенно 
расширен. Заключительная часть практикума – выполнение трехстадийного синтеза, который студент оформляет в отдельной тетради и 
защищает, демонстрируя полученные образцы и выступая с сообщением перед всей группой в присутствии преподавателя. Желательно, 
чтобы трехстадийный синтез отличался поучительностью и наличием 
эмоционального фактора, в частности хорошо, если получаемые вещества являются красивыми или практически полезными. Например, 
это может быть краситель, люминофор, лекарственный препарат 
или природное вещество, выделяемое из биологического объекта. 
Трехстадийный синтез должен быть проверенным, так как в случае 
неудачи у студента может возникнуть неуверенность в своих силах, 
вплоть до отрицательного отношения к органической химии вообще. 
Трехстадийные синтезы научно-исследовательского профиля следует 
давать только сильным студентам, но и в этом случае у преподавателя должна быть уверенность в выполнимости работы.
Трудно себе представить профессионального химика, равнодушно относящегося к веществам, с которыми он имеет дело. Поэтому на 

протяжении всего практикума следует обращать внимание на развитие 
у студентов интереса к получаемым веществам. Их следует тщательно очищать и подробно характеризовать, описывая в лабораторном 
журнале цвет соединения, форму кристаллов, запах и т. п. В число 
таких характеристик обязательно должны входить температура плавления (кипения) и, конечно, спектральные данные. Соответствующие 
константы (там, где они являются действительно характеристичными) 
приведены в настоящей книге для большинства веществ. Кроме того, 
каждый синтез снабжен 2–3 вопросами, позволяющими преподавателю контролировать, насколько осмысленно студент эксперимен- 
тирует.
Другая задача, стоящая перед студентами при прохождении практикума, – параллельное усвоение теоретического материала. В настоящей книге синтезы сгруппированы по синтетическим методам, 
каждый из которых предваряется кратким теоретическим описанием. 
Выполняя ту или иную работу, студенты на кафедре органической 
химии ЮФУ получают домашнее задание. Последнее включает ознакомление с теоретическими основами изучаемого синтетического метода и решение пяти упражнений. Эти решения студент оформляет в 
отдельной тетради и периодически отдает их преподавателю на проверку. Обычно в ходе двух семестров студенты успевают изучить 7– 
8 синтетических методов и решить столько же наборов задач. Таким 
образом, для получения итогового зачета необходимо не только выполнить нужное число синтезов, включая трехстадийный, но и решить 
упражнения по всем темам.
В книге имеется раздел, в котором кратко описаны основы техники эксперимента в лаборатории органического синтеза, а также приложение с описанием методов очистки растворителей и другой вспомогательной информацией, часто используемой химиком-органиком. 
Предметом особого внимания преподавателя, лаборанта и самих студентов должно быть неукоснительное следование правилам техники 
безопасности. Сведения о них также даны в специальном разделе, 
который должен быть изучен студентами с особой тщательностью. 
Кроме того, необходимые предостережения даны при описании самих 
методик получения веществ.
В конце книги приведен список рекомендуемой литературы для 
проработки теоретических вопросов и более глубокого изучения экспериментальных методов.

1. Правила техники безопасности  
в лаборатории органической химии

Органический синтез – опасный вид профессиональной деятельности. Ежегодно в химических лабораториях, не говоря уже о промышленных установках, случается немало выбросов, возгораний, 
взрывов, отравлений. Подавляющее большинство подобных происшествий – это не результат какой-то фатальной неизбежности, сопутствующей органической химии, а, как правило, следствие небрежности и халатности самих экспериментаторов или вспомогательного 
персонала. Поэтому при соблюдении необходимых правил вероятность происшествий можно свести к минимуму, и в таком случае органический синтез становится не более опасным, чем прогулка пешехода по улицам большого города и тем более езда на автомобиле. 
Вся проблема именно в следовании этим правилам. Правила техники 
безопасности (ТБ) можно разделить на три больших раздела: общие 
правила работы, правила обращения с огнеопасными, токсичными и 
агрессивными веществами и правила, связанные с выполнением различных технических операций.

1.1. Общие правила работы

В каждой химической лаборатории должен быть ответственный 
1. 
за ТБ. В лаборатории, где проводится практикум, им обычно является лаборант. На каждом занятии он назначает себе помощника – дежурного из числа студентов. Обязанности дежурного и 
график дежурств вывешивается в лаборатории.
При работе в лаборатории необходимо соблюдать тишину, поря2. 
док и чистоту.
Запрещается класть на поверхность рабочего стола сумки, одеж3. 
ду и другие посторонние предметы.
Работать необходимо в опрятном халате, застегнутом на все пуго4. 
вицы. Иначе при порывистых движениях полами не застегнутого 
халата можно смахнуть со стола колбу с веществом, либо другой 
предмет. В кармане халата всегда должна находиться тряпка. Ею 
удобно не только вытирать стол или посуду, но и быстро тушить 
внезапные, не успевшие распространиться возгорания.
Женщинам желательно работать в лаборатории в косынке, так 
5. 
как возгорание длинных женских волос – не такая уж большая 
редкость. Загоревшиеся волосы опять-таки очень удобно тушить 
тряпкой или одеялом.
В лаборатории категорически запрещается курить и принимать 
6. 
пищу.

В лаборатории можно пострадать из-за небрежности работающе7. 
го рядом соседа. Поэтому не упускайте из виду действий Ваших 
коллег и не стесняйтесь делать нарушителю правил ТБ замечание; в крайнем случае, обратите на это внимание лаборанта и 
дежурного.
Бывают дни, когда работа как говорится, “валится из рук”: бьет8. 
ся посуда, разливаются жидкости и т. д. В такие дни Вы опасны 
не только для себя, но и для окружающих, поэтому будет лучше, если Вы замените эксперимент работой с литературой или 
оформлением заданий.
Очень опасно экспериментировать в лаборатории одному. Если 
9. 
Вы все же работаете один, займитесь несложными и безопасными видами эксперимента: приведением в порядок образцов веществ, хроматографией, мытьем посуды и т. п.
Синтетическая работа должна вестись с точным соблюдением 
10. 
всех правил и мер предосторожности, указанных в рецептурах 
синтезов.
Приступая к выполнению каждого задания, следует ознакомиться 
11. 
со свойствами применяемых в синтезе веществ и, прежде всего, 
с их токсичностью и огнеопасностью.
Прежде чем отвесить или отмерить вещество для синтеза, прочи12. 
тайте внимательно надпись на этикетке, а при возникших сомнениях не поленитесь проверить константы вещества, например, 
температуру плавления или кипения. Известно немало трагических происшествий из-за введения в синтез не тех веществ.
Не оставляйте работающие установки без надзора. Если же Вам 
13. 
необходимо отлучиться, попросите кого-нибудь из присутствующих коллег присмотреть за Вашей установкой.
Органические вещества нельзя брать руками, так как, впитыва14. 
ясь кожей, они попадают в организм и могут вызвать отравление. Многие органические соединения, например, ароматические 
амины, нитрохлорбензолы, хлорангидриды, эфиры ароматических сульфокислот вызывают сильное раздражение кожи, а в 
ряде случаев – экзему. Кроме того, некоторые ароматические диамины, нитрозамины, многоядерные углеводороды и ряд других 
соединений обладают канцерогенными свойствами.
Приборы для проведения реакций, нагревания растворов и пере15. 
гонки во избежание взрыва ни в коем случае нельзя собирать наглухо замкнутыми.
Нельзя близко наклоняться к прибору, в котором идет реакция, 
16. 
нагревание или перемешивается какое-либо вещество.
При нагревании веществ в пробирке не держите ее отверстием к 
17. 
себе или в сторону стоящего рядом товарища.