مواضيع المحاضرة: كيمياء عضوية عملي
background image

 

 

 

 

                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

University of Mosul

    

 

College of Pharmacy

 

Dept. of Pharmaceutical Chemistry

 

 

 

 

Practical   Laboratory

     

 

 

 

 

 Head of dept. Dr. Nohad Al.Omari

 

Directed by Ph. Sadeel Shanshal

 

 

 


background image

 

 

 

Identification of Carboxylic Acids 

Carboxylic  acids  are  organic  compounds  that  have  a 

carboxyl  group  attached  to  an  alkyl  group  (RCOOH)  or  to  an 
arylgroup (ArCOOH). The 'R' may be a hydrogen and the result 
is  formic  acid.  They  may  be  mono  carboxylated  ,  multi 
carboxylated , substituted (e. g., hydroxyl groups), or they may 
be aromatic. 

 

 

 

Experiment 

No.1 

 


background image

 

 

Physical properties : 

  Only  formic  acid,  acetic  acid,  and  lactic  acid  are 

liquids at room temperature. The others are solids. 
 

  Low molecular weight carboxylic acids are soluble in 

water  and,  therefore,  lie  under  class  S

1

.  Water 

insoluble  acids  dissolve  in  both  sodium  hydroxide 
solution  and  sodium  bicarbonate  solution,  being 
classified  under  class  A

1

.  When  they  react  with 

sodium  bicarbonate,  they  evolve  carbon  dioxide  gas. 
This  is  considered  as  a  good  simple  indication  of 
them. 
 

  Their  boiling  points  are  generally  high  due  to  the 

association through hydrogen bonds: two molecules of 
the carboxylic acid are held together by two hydrogen 
bonds rather than one. 

 

 

  Aromatic  carboxylic  acids  burn  with  a  yellow  smoky 

flame  whereas  aliphatic  ones  burn  with  a  blue  flame 
without smoke. 

 
 

Chemical properties : 

The  acidic  properties  of  carboxylic  acids  are  attributed  to 

the  proton  of  the  carboxyl  group.  Mono  carboxylic  acids  are 
weak  acids  except  formic  acid,  which  is  the  strongest.  The 
tendency  of  the  alkyl  group  to  release  electrons  weakens  the 
acid;  thus  formic  acid  is  the  strongest.  On  the  other  hand 
presence  of  electron  withdrawing  groups  (such  as  halogens) 
especially on the alpha carbon increases the acidity. 

 


background image

 

 

Reactions of carboxylic acids are related to : 

  the proton as in salt formation reactions. 

  removal  of  the  hydroxyl  group  as  in  conversion  to 

derivatives such as esters, amides, or acid chlorides. 

  substitution  either  in  the  alpha  position  of  aliphatic 

acids or in the meta position of aromatic ones. 

 

 

 
Chemical reactions : 

 

1. General test (Ferric chloride test) 

 
The acid solution should be made neutral before performing 

the test with ferric chloride solution. This is achieved by adding 
very  dilute  ammonia  solution  drop  by  drop  with  shaking  to  a 
solution of about 0.5 g of the solid acid or 2 drops of the liquid 
acid in 1 ml water until the medium becomes basic as indicated 
by changing the colour of litmus paper to blue or changing the 
colour  of  phenolphthalein  indicator  from  colorless  to  pink,  in 
which case the characteristic odour of ammonia is predominant. 
At this stage the solution is slightly basic. To make the solution 
neutral  the  excess  ammonia  should  be  removed  by  gently 
heating  the  test  tube  in  a  water  bath  with  shaking from  time  to 
time  until  both  the  odour  of  ammonia  and  the  pink  colour 
disappears.  (In  case  of  oxalic,  tartaric,  citric  and  lactic  acids 
keep  a  portion  of  their  neutral  solution  for  use  in  calcium 
chloride test). Cool the solution and then add few drops of ferric 
chloride  solution  to  get  different  colours  (solutions  or 
precipitates) as follows : 


background image

 

 

 

 
 
 

 

 


background image

 

 

Therefore  elimination  of  the  excess  ammonia  is  important 

since  the  brown  orange  precipitate  of  ferric  hydroxide  formed 
by this excess interferes with the colour of the ferric salt of the 
acid resulting in a false result. 

 
If  the  solution  is  still  acidic  (little  ammonia  is  added), 

colourless  complexes  are  formed  between  the  acid  and  ferric 
ions, a false negative result. 

 

 

 
As mentioned in the above table formic acid and acetic acid 

form a red coloured solution in this test : 

 

 

 
Succinic  acid  and  benzoic  acid  give  a  light  brown 

precipitate: 

 

 

 


background image

 

 

To  distinguish  between  these  two  acids  add  few  drops  of 

dilute sulphuric acid to this light brown precipitate with shaking 
thereby liberating the free carboxylic acid back. If the liberated 
acid is water soluble then it is succinic acid which is aliphatic.  

On  the  other  hand  benzoic  acid  is  liberated  as  a  white 

precipitate because it is insoluble in water since it is aromatic. 

 
 

 

 

 

 
 
Salicylic acid gives a violet colour: 

 

 

 
 


background image

 

 

2. Special tests for formic acid 

 
Since  formic  acid  has  a  hydrogen  attached  to  the  carbonyl 

group  (HC=O)  it  can  reduce  certain  compounds  while  being 
oxidized : 

 

a) Reduction of mercuric chloride 

Formic  acid  reduces  mercuric  chloride  to  mercurous 

chloride in the form of white precipitate and, in the presence of 
excess  acid,  mercurous  chloride  is  reduced  to  mercury  element 
as a gray precipitate. 

 

 

To few drops of the acid add few drops of mercuric chloride 

solution, and then heat to get a white precipitate. Add excess of 
the  acid  with  heating  to  get  the  gray  precipitate  of  elemental 
mercury. 

 

b) Tollen's test 

Refer  to  the  experiment  of  identification  of  aldehydes  and 

ketons for preparation of Tollen's reagent and procedure of this 
test. 

 


background image

 

 

c) Alkaline potassium permanganate test

 

Formic acid reacts with potassium permanganate solution, a 

strong 

oxidizing 

agent, 

in 

alkaline 

medium 

causing 

decolourization of this violet reagent. 

 
Mix 2–3 drops of the acid with 5 ml of sodium bicarbonate 

solution,  and  then  add  1  %  potassium  permanganate  solution 
drop  by  drop  and  observe  the  disappearance  of  the  original 
violet  colour  of  the  reagent  which  will  be  followed  by  the 
appearance of a brown precipitate of manganese dioxide. 

 

 

 
 

3. Special test for acetic acid (ester formation) 

 
Acetic  acid,  on  contrary  to  formic  acid,  neither  can  be 

oxidized  by,  nor  can  reduce  any  of  the  reagents  applied  to 
formic acid. Instead, it undergoes ester formation reaction : 

 

 

 
Mix 1  ml of acetic acid with 2  ml of ethanol in a test tube 

and  add  to  this  mixture  2–3  drops  of  concentrated  sulphuric 
acid. Heat the test tube in a water bath for 10 minutes, and then 
pour the  mixture into another test tube containing 5  ml sodium 
bicarbonate  solution;  the  characteristic  fruity  odour  of  ethyl 
acetate can be smelt, which indicates the formation of this ester. 

 
 
 


background image

 

 

4. Special test for succinic acid (Fluorescence test) 

 
In a dry test tube mix equal quantities of succinic acid and 

resorcinol with 2 drops of concentrated sulphuric acid. Heat the 
mixture  on  direct  flame  for  1  minute  until  the  mixture  melts. 
Cool and add excess of 10 % sodium hydroxide solution to get a 
red colour with green fluorescence. If the colour is not so clear 
dilute with water. 

 

 
 
5. Special tests for tartaric acid 

 

a) Reaction with concentrated sulphuric acid 

When a mixture of about 0.5 g of tartaric acid and 1 ml of 

concentrated  sulphuric  acid  is  heated  gently  on  a  flame  with 
shaking  heavy  charring  takes  place  and  carbon  monoxide, 
carbon dioxide, sulphur dioxide gases are evolved. 
 
 
 

 

 

 


background image

 

 

b) Reaction with calcium chloride solution 

To  about  1  ml  of  the  cold  neutral  solution  of  the  tartaric 

acid  (see  the  general  test)  add  few  drops  of  calcium  chloride 
solution;  a  white  precipitate  of  calcium  tartrate  is  formed.  This 
precipitate dissolves in dilute hydrochloric acid but not in dilute 
acetic acid. 

 

 

 

 
c) Reaction with Fenton's reagent 

Dissolve  about  0.5  g  of  tartaric  acid  in  1  ml  of  water  and 

then add 1 drop of ferrous sulphate solution followed by 2 drops 
of hydrogen peroxide solution. Then add excess of 10 % sodium 
hydroxide solution until an intense violet colour is observed. 

 


background image

 

 

In  this  reaction  the  components  of  Fenton's  reagent 

(hydrogen  peroxide  and  iron)  undergo  an  oxidation-reduction 
reaction that results in the generation of ferric ions which form 
ferric  salt  of  dihydroxyfumaric  acid  that  is  responsible  for  the 
violet colour. 

 
 

 

 
 

6. Special tests for oxalic acid 
 

a) Reaction with potassium permanganate solution 

Oxalic  acid  reacts  with  acidic  potassium  permanganate 

solution causing decolourization of this  reagent. It doesn't react 
with this reagent under alkaline medium. 

Dissolve 0.5 gm of the acid in 2–3 ml of distilled water and 

add 2–3 ml of dilute sulfuric acid. Heat gently (water bath), and 
then  add  potassium  permanganate  solution  drop  by  drop  and 
observe the disappearance of the violet color of the reagent. 

 

 

 
 

b) Reaction with calcium chloride solution 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. The same results are obtained. 

 
 
c) Reaction with concentrated sulphuric acid 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric  acid.  The  same  gases  are  bubbled  out  with  a  little 
darkening. 


background image

 

 

d) Reaction with Fenton's reagent 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. Oxalic acid gives negative result with this reagent. 

 
 

7. Special tests for lactic acid 
 

a) Iodoform test 

Lactic  acid  can  undergo  iodoform  formation  reaction  since 

it  contains  a  free  methyl  group  and  a  hydrogen  attached  to  the 
carbon bearing the hydroxyl group: 

 

 

 
For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  in  the 

identification of alcohols experiment. 

 
 
 

b) Reaction with concentrated sulphuric acid 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric  acid.  The  same  gases  are  bubbled  out  with  a 
considerable blackening but without a marked charring. 

 
 
 
c) Reaction with calcium chloride solution 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. Lactic acid gives negative result. 

 


background image

 

 

d) Reaction with Fenton's reagent 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. Lactic acid gives negative result with this reagent. 
 
 
 
8. Special tests for citric acid 
 

a) Reaction with concentrated sulphuric acid 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. 

The  same  gases  are  bubbled  out  and  the  mixture  turns  to 

yellow  but  does  not  char.  Acetone  dicarboxylic  acid  is  also 
formed,  and  its  presence  is  tested  by  heating  the  mixture  for  1 
minute  ,  cool  ,  add  a  few  mls  of  water  and  make  alkaline  with 
30%  sodium  hydroxide  solution.  Add  a  few  mls  of  sodium 
nitroprusside solution and observe the intense red colouration of 
the medium. 

 
 

 

 
 

b) Reaction with calcium chloride solution 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. Citric acid gives the same results. 

 

c) Reaction with Fenton's reagent 

For  procedure  follow  the  same  steps  mentioned  above  for 

tartaric acid. Citric acid gives negative result with this reagent. 
 
 


background image

 

 

9. Special test for salicylic acid (ester formation) 

In addition to the characteristic violet colour obtained with 

ferric  chloride,  salicylic  acid  can  also  be  detected  by  ester 
formation  test.  In  this  test  methyl  salicylate  ester  separates  out 
as an organic phase having a characteristic odour. 

 

Follow  the  same  procedure  and  conditions  used  for 

esterification of acetic acid but use methanol instead of ethanol.  

 
Note
 that  methanol is toxic internally so  never  withdraw it 

by mouth to avoid accidental ingestion. 

 
 

 


background image

 

 

 

 

Identification of Carboxylic Acids Salts 

 
Carboxylic  acids  salts  are  organic  compounds  with  the 

general  formula  (RCOOM)  where  (RCOO-)  refers  to  the 
carboxylic  acid  part  and  (M+)  is  the  alkali  part  which,  in  this 
experiment,  may  be  either  a  metal  cation  (Na+  or  K+)  or 
ammonium  (NH4+).  These  salts  are  colourless  or  white 
crystalline solids and are soluble in cold or hot water. 

 
 

Identification of the carboxylic acid part (anionic part) 

 
The carboxylic acid part can be identified by the usual steps 

for identification of carboxylic acids starting with ferric chloride 
test and, according to the result observed, the proper special test 
should  be  performed  then  to  conclude  the  carboxylate  name 
(formate, lactate, salicylate, etc.). 

 
 

 

 
 
 
 

Experiment 

No.2 

 


background image

 

 

Identification of the alkali part (cationic part) 
 

 

Identification of sodium or potassium cations

 

Place about 0.1 g of the salt on the edge of a metal spatula 

and start heating it gently on a flame with gradual increase in the 
heat strength. 

Sodium and potassium salts leave a residual amount of solid 

on  the  spatula  in  addition  to  the  carbon  coming  from 
decomposition  of  the  organic  part.  This  residual  solid  may  be 
sodium  carbonate  or  potassium  carbonate  and  can  be  detected, 
after cooling, by the addition of few drops of dilute hydrochloric 
acid solution which results in a strong effervescence within the 
residual solid due to liberation of carbon dioxide gas : 

 

 
During  ignition  observe  the  colour  of  the  flame.  Sodium 

salts  burn  with  a  golden  yellow  flame  whereas  potassium  salts 
burn with a purple flame. 

 

  Identification of ammonium cation 

Repeat  the  ignition  procedure  mentioned  above  and  note 

that  ammonium  salts  don't  leave  any  residual  solid  except  the 
carbon  coming  from  decomposition  of  the  organic  part.  After 
cooling,  addition of  few  drops  of  dilute  hydrochloric  acid  does 
not result in any effervescence. 

Ammonium  cation  can  be  detected  as  follows.  Place  few 

crystals of the salt in a test tube and add 0.5 ml of 10 % sodium 
hydroxide solution. At this  stage free ammonia is liberated and 
can be smelt easily: 

 


background image

 

 

Place a small filter paper over the top of the tube and fold it 

down  around  the  tube.  Add  2  drops  of  10  %  copper  sulphate 
solution on the filter paper covering the mouth of the test tube. 
Heat  the  test  tube  mildly  on  a  flame  to  boil  the  mixture.  The 
liberated ammonia will react with the copper ions present on the 
filter paper resulting in a blue colour. 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


background image

 

 

 

Identification Of Amines 

Amines are basic organic compounds that are considered as 

derivatives  of  ammonia.  They  are  classified  as  primary, 
secondary,  or  tertiary  according  to  the  number  of  groups 
attached to the nitrogen atom: 
RNH

2

, R

2

NH, or R

3

N respectively where R is any alkyl or aryl 

group. 
 

                  

 

 
 

Experiment 

No.3 

 


background image

 

 

Physical properties 

 
Like ammonia, amines are polar compounds and all of them 

can form intermolecular hydrogen bonds except tertiary amines. 

 

                    

 

 

They have lower boiling points than alcohols or carboxylic 

acids  of  the  same  molecular  weight  but  higher  boiling  points 
than  non  polar  compounds  .  Methylamine  is  gas  while  o-
phenylenediamine  and  p,p-diaminodiphenylmethane  are  solids. 
The others are liquids. 

 
All  amines  are  capable  of  forming  hydrogen  bonds  with 

water, thus those with six carbon atoms or less are quite soluble 
in  water.  They  are  soluble  in organic  solvents  as  ether,  alcohol 
and benzene. 

 
All  of  them  have  fish  like  odour  except  the  methylamines 

and ethylamines which smell just like ammonia. 

 
Aromatic  amines  are  colourless  when  pure,  but  they  are 

easily  oxidized  by  air  becoming  coloured.  They  are  generally 
very toxic and can be absorbed through the skin. 

 
 

Chemical reactions : 

 
All  classes  of  amines  (primary,  secondary,  and  tertiary) 

have an unshared pair of electrons on the nitrogen atom, just like 
ammonia.  That  is  why  they  are  similar  to  ammonia  in  their 
chemical behavior (mainly basicity and neocleophilicity). 

 


background image

 

 

1. Ramini and Simon tests (Sodium nitroprusside tests). 

(conventional Ramini and Simon tests) 

 
In  Ramini  test  the  amine  reacts  with  acetone  and  the 

product 

interacts 

with 

sodium 

nitroprusside 

(Na

2

[Fe(NO)(CN)

5

].2H

2

O)  that  is  dissolved  in  50%  aqueous 

methanolic  solution  to  produce  a  coloured  complex.  In  Simon 
test  acetone  is  replaced  by  2.5  M  acetaldehyde  solution.  These 
two  tests  distinguish  between  primary  and  secondary  aliphatic 
amines. 

 
To  distinguish  between  aromatic  amines  (primary, 

secondary  and  tertiary)  the 

modified  Ramini  and  Simon  tests 

are 

applied. These tests use the same reagents and procedure of the 
conventional  tests  but  the  modifications  are  the  replacement  of 
the methanolic solution of sodium nitroprusside by a solution of 
sodium  nitroprusside  in  dimethylsulfoxide  (modified  sodium 
nitroprusside  reagent)  and  the  use  of  a  saturated  aqueous 
solution of zinc chloride instead of water. 

 

Procedure : 

 

  Ramini test 

To 1 ml of methanolic sodium nitroprusside solution add 1 

ml of distilled water, 5 drops of acetone, and about 30 mg of the 
amine. 

In  most  cases  the  characteristic  colour  appear  in  a  few 

seconds, although in some cases 2 minutes may be necessary. 

 
 

  Simon test 

Follow  the  above procedure  exactly  but  use  5 drops of  2.5 

M  acetaldehyde  solution  instead  of  acetone.  Up  to  2  minutes 
may be needed for the colour to develop. 

 
 
 


background image

 

 

  Modified Ramini test 

To 1 ml of the modified sodium nitroprusside reagent add 1 

ml  of  saturated  aqueous  zinc  chloride  solution,  5  drops  of 
acetone, and about 30 mg of the amine. Primary and secondary 
aromatic  amines  produce  orange-red  to  red-brown  colours 
within  a  period  of  few  seconds  to  5  minutes.  Tertiary  aromatic 
amines give a colour that changes from orange-red to green over 
a period of about 5 minutes. 

 
 

  Modified Simon test 

Follow  the  above procedure  exactly  but  use  5 drops of  2.5 

M  acetaldehyde  solution  instead  of  acetone.  Primary  aromatic 
amines  give  an  orange-red  to  red-brown  colour  within  5 
minutes;  secondary  aromatic  amines  give  a  colour  changing 
from  red  to  purple  within  5  minutes;  tertiary  aromatic  amines 
give  a  colour  that  changes  from  orange-red  to  green  over  a 
period of about 5 minutes. 
 
Examples are outlined in the following table: 

 

 


background image

 

 

2. Nitrous acid test 

 
The reaction of amines with nitrous acid (HNO

2

) is another 

test that classifies the amine not only as primary, secondary, or 
tertiary, but also as aliphatic or aromatic. 

Primary  aromatic  and  aliphatic  amines  react  with  nitrous 

acid  to  form  an  intermediate  diazonium  salt.  The  aliphatic 
diazonium  salts  decompose  spontaneously  by  rapid  loss  of 
nitrogen, particularly when the original amino group is attached 
to  a  secondary  or  tertiary  carbon,  while  most  aromatic 
diazonium  salts  are  stable  at  0°C  but  lose  nitrogen  slowly  on 
warming to room temperature. 

 

 

 
 
Secondary  amines  undergo  a  reaction  with  nitrous  acid  to 

form  N-nitrosoamines,  which  are  usually  yellow  oils  or  solids. 
These  are  carcinogenic  compounds;  therefore,  nitrous  acid  test 
is not applied for secondary amines by the students. 

 

 
Tertiary aliphatic amines do not react with nitrous acid, but 

they form a soluble salt. 

               

 


background image

 

 

Tertiary aromatic amines react with nitrous acid to form the 

orange-colored  hydrochloride  salt  of  the  C-nitrosoamine. 
Treating  the  solution  with  base  liberates  the  blue  or  green  C-
nitrosoamine. 

 

 

 

Procedure : 

 
Nitrous  acid  is  prepared  instantaneously  by  the  reaction  of 

sodium nitrite and hydrochloric acid : 

 

        

 

 
In  a  test  tube  dissolve  0.5  ml  or  0.5  g  of  the  amine  in  a 

mixture of 1.5 ml of concentrated hydrochloric acid and 2.5 ml 
of  water,  and  cool  the  solution  to  0°C  in  a  beaker  of  ice.  In 
another  test  tube  dissolve  0.5  g  of  sodium  nitrite  in  2.5  ml  of 
water, and add this solution drop wise, with shaking to the cold 
solution  of  the  amine  hydrochloride.  Move  2  ml  of  the  final 
solution  to  another  test  tube,  warm  gently,  and  examine  for 
evolution of gas. 

 
 


background image

 

 

Results : 

  The  observation  of  rapid  bubbling  or  foaming  as  the 

aqueous  sodium  nitrite  solution  is  added  at  0°C  indicates 
the presence of a primary aliphatic amine

  The  evolution  of  gas  (bubbling)  upon  warming  to  room 

temperature indicates that the amine is a primary aromatic 
amine
  ,  and  the  solution  should  be  subjected  to  the 
coupling reaction (test 3). 

  If  a  pale  yellow  oil  (heavier  than  water)  or  low-melting 

solid,  which  is  the  N-nitrosoamine,  is  formed  with  no 
evolution of gas, the original amine is a secondary amine

  If  a  dark-orange  solution  or  an  orange  crystalline  solid  is 

formed,  which  is  the  hydrochloride  salt  of  the  C-
nitrosoamine, the amine is tertiary aromatic. Treating 2 ml 
of this solution with few drops of 10% sodium hydroxide 
or sodium carbonate solution produces the bright-green or 
-blue nitrosoamine base. 

  If  only  solubilization  of  the  amine  is  obtained  with  no 

other results, the amine is tertiary aliphatic
 
 

3. Coupling reaction

 

(a test for primary aromatic amines).

 

 

    

Procedure : 

Dissolve  0.1  g  of  2-naphthol  in  a  mixture  of  2  ml  of  10% 

sodium hydroxide solution and 5 ml distilled water. Add 2 ml of 
the  cold  diazonium  solution  and  observe  the  result.  The 
formation  of  a  red-  orange  dye  (red  precipitate  in  case  of 
phenol) with evolution of gas only upon warming indicates that 
the compound is a primary aromatic amine. 

 


background image

 

 

4. Carbon disulfide reagent test

 

(for secondary aliphatic amines). 

 

 

Procedure : 

In a test tube dissolve 50 mg  (1-2 drops) of the amine in 5 

ml  distilled  water  (or  1-2  drops  of  concentrated  hydrochloric 
acid  if  necessary).  In  another  test  tube  mix  o.5-1  ml  of 
concentrated  ammonia  solution  with  1  ml  of  nickel  chloride  in 
carbon  disulfide  reagent  (NiCl

2

/CS

2

).  Add  0.5-1  ml  from  the 

first  test  tube  to  the  second  one.  A  definite  precipitation 
indicates  that  the  unknown  is  a  secondary  amine.  A  slight 
turbidity  is  an  indication  of  a  trace  of  a  secondary  amine  as  an 
impurity. 

 

5. Lignin test

 

(for primary and secondary aromatic amines).

 

 
This  test  depends  on  the  action  of  lignin  in  the  newsprint 

paper. 

 
 

Procedure : 

Dissolve 10 - 20 mg of the amine in a few drops of ethanol 

and  moisten a small area of newsprint paper with this solution. 
Place  2  drops  of  6  N  hydrochloric  acid  on  the  moistened  spot. 
The immediate develop of yellow or orange colour is a positive 
test for a primary or secondary aromatic amine. 

 


background image

 

 

 

 

 

Identification Of Alkyl And Aryl Halides 

 

 
Physical properties : 

 
All  alkyl  halides  and  chlorobenzene  are  colourless  liquids 

when pure except iodoform, CHI

3

, which is a yellow crystalline 

solid with a characteristic odour. Methyl iodide, ethyl iodide and 
bromide,  chloroform,  and  carbon  tetrachloride  have  sweetish 
odours.  Benzyl  chloride  has  a  sharp  irritating  odour  and  is 
lachrymatory. Chlorobenzene possesses aromatic odour. 

Alkyl  and  aryl  halides  (R-X  ,  Ar-X)  have  boiling  points 

higher  than  the  parent  hydrocarbon  because  of  the  heavier 
molecular  weight.  Accordingly,  for  a  given  compound,  iodides 
have the higher boiling point than bromides and chlorides. 

In spite of their polarity alkyl halides are insoluble in water 

due to their inability to form hydrogen bonds. They are soluble 
in most organic solvents. 

 
Iodo- , bromo- , and polychloro- compounds are denser than 

water. 

 

 

Experiment 

No.4 

 


background image

 

 

Chemical reactions : 

 

1.  Reaction with alcoholic silver nitrate. 

 

Alcoholic  silver  nitrate  reagent  is  useful  in  classifying 

halogen compounds. Many halogen containing compounds react 
with silver nitrate to give an insoluble silver halide (AgX), and 
the rate of this reaction indicates the degree of reactivity of the 
halogen  atom  in  the  compound.  Besides,  the  identity  of  the 
halogen  can  sometimes  be  determined  from  the  colour  of  the 
silver  halide  produced;  silver  chloride  is  white  (turns  to  purple 
on  exposure  to  light),  silver  bromide  is  pale  yellow,  and  silver 
iodide  is  yellow.  These  should,  of  course,  be  consistent  with 
results  from  elemental  analysis  (sodium  fusion  for  detection  of 
halogens). 

 

 

 
 
It  is  obvious  that  this  reaction  follows  S

N

1  mechanism. 

Generally the reactivity of alkyl halides towards this reagent is: 

 

 

R

3

CX > R

2

CHX > RCH

2

 
 
 


background image

 

 

Procedure : 

 
Add  one  drop  or  a  couple  of  crystals  of  the  unknown  to  2 

ml  of  2%  ethanolic  silver  nitrate  solution.  If  no  immediate 
reaction  is  observed,  stand  for  5  minutes  at  room  temperature 
and  observe  the  result.  If  no  reaction  takes  place,  warm  the 
mixture in water bath for 30 seconds and observe any change. If 
there  is  any  precipitate  (AgX)  add  several  drops  of  1  M  nitric 
acid solution to it; silver halides are insoluble in this acid. 

tert- chlorides, methyl and ethyl iodides, and ethyl bromide 

give  fast  result  at  room  temperature  whereas  pri-  and  sec- 
chlorides,  and  benzyl  chloride  give  result  only  on  warming. 
Chlorobenzene,  chloroform,  iodoform  and  carbon  tetrachloride 
don't give any positive result. 

 
 

        2. Sodium iodide in acetone test. 

 
This test, complementing the alcoholic silver nitrate test, is 

used  to  classify  aliphatic  chlorides  and  bromides  as  primary, 
secondary, or tertiary. This test depends on the fact that sodium 
chloride  and  sodium  bromide  are  only  very  slightly  soluble  in 
acetone. 

 
The mechanism follows direct displacement (S

N

2)process; 

therefore, the order of reactivity of simple halides is : 
 

primary > secondary > tertiary 

 
With sodium iodide, primary bromides give a precipitate of 

sodium  bromide  within  3  min  at  25°C,  whereas  the  chlorides 
give no precipitate and must be heated to 50°C in order to effect 
a  reaction.  Secondary  and  tertiary  bromides  react  at  50°C,  but 
the  tertiary  chlorides  fail  to  react  within  the  time  specified. 
Tertiary  chlorides  will  react  if  the  test  solutions  are  allowed  to 
stand for a day or two. 


background image

 

 

 

These results are consistent with the following S

N

2 process: 

 

 

 

Procedure : 

 
To 1 ml of the sodium iodide-acetone reagent in a test tube 

add  two  drops  of  the  compound.  If  the  compound  is  a  solid, 
dissolve about 0.1 g in the smallest possible volume of acetone, 
and  add  the  solution  to  the  reagent.  Shake  the  test  tube,  and 
allow the solution to stand at room temperature for 3 min. Note 
whether  a  precipitate  is  formed  and  also  whether  the  solution 
turns reddish brown, because of the liberation of free iodine. If 
no  change  occurs  at  room  temperature,  place  the  test  tube  in 
water bath at 50°C.Excessive heating causes loss of acetone and 
precipitation of sodium iodide, which can lead to false-positive 
results. At the end of 6 min, cool to room temperature and note 
whether  a  reaction  has  occurred.  Occasionally,  a  precipitate 
forms  immediately  after  combination  of  the  reagents;  this 
represents a positive test only if the precipitate remains after the 
mixture is shaken and allowed to stand for 3 minutes. 

 
 
 
 


background image

 

 

3. Differentiation between alkyl and aryl halides 

(Formaldehyde- sulfuric acid test) 
 

With  this  test  aryl  halides  (chlorobenzene)  produce  pink, 

red, or bluish red colour whereas alkyl halides produce yellow, 
amber, or brown colour. 

 

Procedure : 

 
This reagent is prepared at the time of use by adding 1 drop 

of  formaldehyde  to  a  test  tube  containing  1  ml  concentrated 
sulfuric acid. In another test tube add 1 drop of the compound to 
be  tested  to  1  ml  of  hexane.  From  this  solution  take  1-2  drops 
and add them to 1 ml of the reagent. Shake well and observe the 
colour. 

 
 

4. Special tests for chloroform 
 

a) Riemer- Tiemann reaction 

 
For 

procedure 

and 

chemical 

equations 

refer 

to 

"Identification  of  Phenols"  experiment.  Resorcinol  results  in  a 
red colour with slight fluorescence in the aqueous layer while α- 
or  β-  naphthol  results  in  a  deep  blue  aqueous  layer  fading  to 
green. 

 

 
b) Reduction of Fehling's reagent 

 
For preparation of Fehling's reagent and chemical equations 

refer  to  "Identification  of  Aldehydes  and  Ketones"  experiment. 
Boil  1  ml  of  chloroform  gently  (water  bath)  with  3  ml  of 
Fehling's  reagent  with  constant  shaking  for  3  -  4  minutes. 
Reduction occurs and reddish cuprous oxide slightly separates. 

 
 
 


background image

 

 

 

 

Benzimidazole 

 

Introduction : 

 

Benzimidazole  is  a  fused  aromatic  imidazole  ring  system 

where  a  benzene  ring  is  fused  to  the  4  and  5  positions  of  an 
imidazole  ring.  Benzimidazole  is  also  known  as  1,3-
benzodiazoles they possess  both acidic and basic characteristics. 
The  NH  group  present  in  benzimidazole  is  relatively  strongly 
acidic  and  also  weakly  basic.  Another  characteristic  of 
benzimidazole is that they have the capacity to form salts.  

 
Benzimidazole  is  a  bicyclic  heterocycle  system  consisting 

of two nitrogen atoms and fused phenyl ring shows wide range 
of biological activities.. Benzimidazole posses wide spectrum of 
biological  activities  including  antibacterial  ,  antifungal  , 
antiviral,  anti-inflammatory  ,  anticonvulsant  ,  antidepressant  , 
antihypertensive ,  analgesic , and hypoglycemic properties. 

 
Benzimidazole 

can 

be 

synthesized 

using 

o-

phenylenediamine  and  carboxylic  acid.  The  reaction  proceeds 
via  the  acyl  derivatives  which  cyclizes  under  the  influence  of 
excess acid. 

 

 

Experiment 

No.5 

 


background image

 

 

Procedure : 

 

A mixture of  o-Phenylenediamine (10 g ) with 90% formic 

acid  (40  ml)  ,  placed  in  a  100  ml  round  bottom  flask  ,  heat  at 
        C  on  water  bath  for  (1  -  2  hrs.)  cool  ,  dilute  the  reaction 
mixture  with  20  ml  cold  water  and  add  with  stirring  ,  dilute 
sodium hydroxide solution until the mixture is alkaline .Collect 
the  precipitated  solid  on  bucchnner  funnel  and  wash  with  cold 
water. Recrystallize from hot water and collect white crystals of 
benzimidazole  m.p 170 -      C. 

 
 
 
 
 
 

Calculation : 

 

O-Phenylene diamine                   Benzimidazole 
          C

6

H

8

N

2

 

                              C

7

 H

6

 N

2

 

             108                                           118 
             10  g                                           X 
   
   
           X = 10.9209 gm  theoretical wt. 

 
 
 

 


background image

 

 

   

 

 

Synthesis of 6- methyl 4- oxo- 1,2,3,4 tetrahydro - 2 -

thiopyrimidine 

 

 

 

Introduction : 
 

Pyrimidine is  an  aromatic  heterocyclic  organic  compound 

similar  to  pyridine.  One  of  the  three diazines,  (6-membered 
heterocyclics  with  two  nitrogen  atoms  in  the  rings)  ,  it  has  the 
nitrogen  atoms  at  positions  1  and  3  in  the  ring  .  The  other 
diazines  are  pyrazine  (nitrogen  1  and  4  )  and  pyridazine 
(nitrogen 1 and 2).  

 

 

 
 
The  pyrimidine  ring  system  has  wide  occurrence  in 

nature as substituted and ring fused compounds and derivatives, 
including the nucleotides , thiamine (vitamin B

1

) and alloxane.  

 

Experiment 

No.6 

 


background image

 

 

It  is  also  found  in  many  synthetic  compounds  such 

as barbiturates .  Although  pyrimidine  derivatives  such  as  uric 
acid and  alloxane  were  known  in  the  early  19  th  century.  The 
general  pyrimidine  synthesis  involves  the  condensation  of  urea 
or urea derivatives with β-dicarbonyl compounds . 

 

 

 
The  reaction  of    thiourea  with  ethyl  acetoacetate  yield  6-

methyl4-oxo-1,2,3,4-tetrahydro-2-thiopyrimidine.  

 

 


background image

 

 

Procedure : 

 

To  a    mixture  of  thiourea  (7.6  g  )  and  ethyl  acetoacetate 

(14.8  ml  )  in  ethanol  (10  ml)  in  a  100  ml  .  round  bottomed 
flask,carefully  add  a  solution  of  KOH  (  6.5  g  )  in  4  ml  water 
with  stirring,  and  heat  the  mixture  under  reflux  for  2  hours 
acidify  the  resulting  crystalline  mass    by  cautious  addition  of 
solution  of  concentrated  HCl  (20  ml)  in  water  (10  ml)  ,  then 
cool and filter off the product. 

6-  methyl  4-  oxo-  1,2,3,4-  tetrahydro  -2-  thiopyrimidine  is 

obtained as white crystals   elting point           C yield 10-12 g 
(70-85 % ) 

 
 
 

Calculation : 

 
 
Ethyl acetoacetate           6-methyl 4-oxo-1,2,3,4-tetrahydro-                                                                                     

2-thiopyrimidine 

                                                                                        
     C

6

H

10

O

3

                                  C

5

H

8

N

2

OS   

       130.14                                      144.19 
  Wt = (14.8ml×1.02) g                       X        
 
 
               X = 16.725 g theoretical wt. 
          
 
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Dunya Isam
المشاهدات: لقد قام 8 أعضاء و 1339 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل