I gruppi funzionali sono una parte della struttura di una molecola organica che conferiscono al composto una reattività tipica e simile a quella di altri composti contenenti lo stesso gruppo
Nell’ambito dell’analisi chimica qualitativa organica assume grande rilievo l’individuazione dei gruppi funzionali presenti in una molecola. Ci si avvale pertanto di test caratteristici dei gruppi funzionali.
Siti di insaturazione in alcheni o in alchini
I gruppi funzionali degli alcheni e degli alchini sono rispettivamente i legami doppi e tripli
Si aggiunge una soluzione di bromo che dà luogo alla reazione:
R2-C=C-R2 + Br2→ R2-C(Br)-C(Br)-R2
R-C ≣C-R + 2 Br2 → R-C(Br2)-C(Br2)-R
La soluzione di bromo di colore rosso scuro si decolora rapidamente non appena si forma il compost saturo.
Gruppo – OH presente negli alcoli e nei fenoli
a) Si aggiunge cloruro di etanoile che dà luogo alla reazione:
R-OH + CH3COCl → CH3COOR + HCl
Si saggia con una cartina universale che, in presenza di HCl, diventerà rossa
Un campione del prodotto di reazione è unito a nitrato di argento e si noterà la formazione di un precipitato bianco di cloruro di argento
Il prodotto di reazione, versato in acqua, darà un odore piacevole a causa della presenza dell’estere formatosi
b) Si aggiunge pentacloruro di fosforo che dà luogo alla reazione:
R-OH + PCl5→ R-Cl + POCl3 + HCl
Si eseguono gli stessi saggi di cui al punto a) ; il prodotto di reazione non dà la profumazione dell’estere
c) Si aggiunge acido acetico a caldo e acido solforico concentrato; si ha la reazione di esterificazione dell’alcol:
R-OH + CH3COOH → CH3COOR + H2O
Il prodotto di reazione ha la tipica profumazione di un estere
Gruppo – COOH presente negli acidi carbossilici
L’aggiunta di una piccola quantità di carbonato acido di sodio dà luogo alla formazione di CO2 secondo la reazione:
RCOOH + NaHCO3 → RCOONa + H2O + CO2
Si noterà pertanto un’effervescenza
Gruppo –COO– presente nei sali derivanti da acidi carbossilici
L’aggiunta di un acido forte come HCl dà luogo alla reazione:
RCOO– + HCl → RCOOH + Cl–
Con formazione di un acido carbossilico caratterizzato, in genere, da un odore caratteristico forte e pungente
Gruppo –COCl nei cloruri acilici
L’aggiunta di acqua fa avvenire la reazione:
RCOCl + H2O → RCOOH + HCl
Lo sviluppo di acido cloridrico può essere testato come nel punto 2) lettera a)
Gruppo –CONH2 nelle ammidi
La soluzione è trattata a caldo con idrossido di sodio e si ha la reazione:
RCONH2 + NaOH → RCOONa + NH3
L’ammoniaca sviluppata viene percepita per il suo odore caratteristico
Gruppo amminico alifatico
Le ammine, caratterizzate da un intenso odore di pesce, possono essere testate con diverse metodologie che consentono anche di distinguere se l’ammina è primaria, secondaria o terziaria.
Un metodo rapido per identificare la presenza del gruppo amminico è la reazione con il cloruro di benzoile che è molto esotermica.
Un altro metodo consiste nel far reagire il campione con acido nitroso generato in situ dalla reazione tra nitrito di sodio e acido cloridrico. Le ammine primarie, in presenza di acido nitroso danno un sale di diazonio R-N2+ che è instabile e si decompone in un carbocatione e N2. La presenza di un gas che si sprigiona dalla reazione denota la presenza di un’ammina primaria.
Le ammine secondarie reagiscono con acido nitroso per dare un N-nitroso composto di colore giallo che precipita:
R2NH + HNO2→ R2NNO + H2O
Le ammine terziarie danno luogo alla formazione di un sale di ammonio quaternario
Gruppo amminico aromatico
Le ammine aromatiche primarie in presenza di acido nitroso danno un sale di diazonio C6H5 -N2+ che è instabile e si decompone in fenolo e N2
Gruppo carbonilico > C=O
Al composto sono aggiunte poche gocce di reattivo di Brady costituito da 2,4-dinitrofenilidrazina; si ha la formazione del 2,4-dinitrofenilidrazone che dà un precipitato giallo secondo la reazione:
R2CO + (NO2)2C6H5NHNH2 → (NO2)2C6H5NHN=CR2 + H2O
Per sapere se il gruppo carbonilico è presente in un’aldeide o in un chetone si aggiunge il reattivo di Tollens costituito da nitrato di argento ammoniacale [Ag(NH3)2]NO3
La presenza di un gruppo aldeidico è confermata dalla formazione di uno specchio di argento sulla provetta. Le aldeidi infatti sono agenti riducenti più forti dei chetoni e reagiscono con lo ione Ag+ secondo la reazione:
RCHO + 2 Ag+ + H2O → RCOOH + 2 Ag + 2 H+
Gruppo -X presente negli alogenuri alchilici
Il campione viene trattato con una soluzione di idrossido di sodio in una soluzione di acqua/alcol etilico dove avviene la reazione:
R-X + OH– → R-OH + X–
L’aggiunta di una soluzione di nitrato di argento provoca la precipitazione dell’alogenuro di argento AgX.
Nel caso l’alogeno sia Cl si ha la formazione di un precipitato bianco di AgCl, mentre nel caso di Br o di I si ottengono precipitati gialli di AgBr e di AgI. In quest’ultimo caso si aggiunge ammoniaca concentrata in cui solo il bromuro di argento si solubilizza.