- •Часть III
- •1. Введение
- •1. Введение
- •1.1. Строение кислорода
- •1.2. Химические связи кислорода
- •2. Гидроксисоединения
- •2.1. Спирты
- •2.1.1. Классификация спиртов
- •2.1.2. Номенклатура спиртов
- •2.1.3. Изомерия спиртов
- •2.2. Фенолы
- •2.3. Строение гидроксильной группы
- •Мезомерный эффект он-группы в феноле
- •2.4. Водородные связи и физические свойства
- •2.5. Химические свойства гидроксисоединений
- •2.5.1. Реакции по связи о–н
- •2.5.1.1. Кислотные свойства гидроксисоединений
- •2.5.1.2. Образование сложных эфиров
- •2.5.1.3. Окисление
- •2.5.2. Реакции по связи с–о
- •2.5.2.1. Реакции замещения он-группы
- •2.5.2.2. Реакции дегидратации спиртов
- •2.5.3. Простые эфиры
- •2.5.4. Реакции фенола по бензольному кольцу
- •2.6. Получение спиртов и фенолов
- •2.7. Применение гидроксисоединений
- •2.8. Контрольные вопросы
- •2. Сколько первичных, вторичных и третичных спиртов приведено ниже?
- •3. Альдегиды и кетоны
- •Для перехода к виртуальной (vrml) модели щелкните на нужной картинке.
- •3.1. Номенклатура альдегидов и кетонов
- •3.2. Изомерия альдегидов и кетонов
- •3.4. Реакции альдегидов и кетонов
- •3.4.1. Реакции присоединения по карбонильной группе
- •3.4.2. Реакции полимеризации карбонильных соединений
- •3.4.3. Реакции конденсации карбонильных соединений
- •3.4.4. Реакции восстановления альдегидов и кетонов
- •3.4.5. Реакции окисления альдегидов и кетонов
- •3.5. Получение альдегидов и кетонов
- •3.6. Применение альдегидов и кетонов
- •4.1. Классификация карбоновых кислот
- •4.2. Номенклатура карбоновых кислот
- •Некоторые предельные одноосновные кислоты
- •4.3. Изомерия карбоновых кислот
- •4.4. Строение карбоксильной группы
- •4.5. Функциональные производные карбоновых кислот
- •4.6. Сложные эфиры
- •4.7. Жиры
- •4.8. Контрольные вопросы
- •2. Какая из приведенных структур соответствует молекуле жира?
- •5. Углеводы
- •5.1. Моносахариды
- •Vrml-модели (30589 и 30602 байт)
- •Пространственные формы (конформации) шестичленного цикла
- •5.2. Дисахариды
- •6.2. Полисахариды
- •6.2.1. Крахмал
- •6.2.2. Целлюлоза
- •5.3. Контрольные вопросы
- •1. Какая формула соответствует фруктозе?
- •6. Заключение
3.4.4. Реакции восстановления альдегидов и кетонов
Альдегиды при взаимодействии с водородом в присутствии Ni-катализатора образуют первичные спирты, кетоны - вторичные:
В лабораторных условиях для восстановления альдегидов и кетонов используется алюмогидрид лития LiAlH4
3.4.5. Реакции окисления альдегидов и кетонов
Альдегиды очень легко окисляются в соответствующие карбоновые кислоты под действием таких мягких окислителей, как оксид серебра и гидроксид меди (II):
а) реакция "серебрянного зеркала" - окисление аммиачным раствором оксида серебра:
R–CH=O + 2[Ag(NH3)2]OH RCOOH + 2Ag + 4NH3 + H2O
б) окисление гидроксидом меди (II) с образованием красно-кирпичного осадка Cu2O:
R–CH=O + 2Cu(OH)2 RCOOH + Cu2O + 2H2O
Данные реакции являются качественными на альдегидную группу.
Кетоны не вступают в реакцию "серебряного зеркала". Они окисляются с трудом лишь при действии более сильных окислителей и повышенной температуре. При этом происходит разрыв С–С-связей (соседних с карбонилом) и образование смеси карбоновых кислот меньшей молекулярной массы.
3.5. Получение альдегидов и кетонов
Окисление спиртов Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.
Чтобы предотвратить превращение альдегида в кислоту, его отгоняют в ходе реакции (т.кип. альдегида < т.кип. кислоты)
При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.
Гидратация алкинов (реакция Кучерова) Присоединение воды к ацетилену в присутствии солей ртути (II) приводит к образованию ацетальдегида:
Кетоны получают при гидратации других гомологов ряда алкинов:
Окисление алкенов (катализаторы - хлориды Pd и Cu) Этот способ более перспективен, чем гидратация алкинов, при которой используются токсичные ртутные катализаторы.
Кумольный способ получения ацетона (наряду с фенолом).
Гидратация (реакция Кучерова)
Присоединение воды происходит в присутствии катализатора соли ртути (II) и идет через образование неустойчивого непредельного спирта, который изомеризуется в уксусный альдегид (в случае ацетилена):
или в кетон (в случае других алкинов):
Кумольный способ получения фенола (СССР, Сергеев П.Г., Удрис Р.Ю., Кружалов Б.Д., 1949 г.). Преимущества метода: безотходная технология (выход полезных продуктов > 99%) и экономичность. В настоящее время кумольный способ используется как основной в мировом производстве фенола.
3.6. Применение альдегидов и кетонов
Метаналь (муравьиный альдегид) CH2=O
получение фенолформальдегидных смол;
получение мочевино-формальдегидных (карбамидных) смол;
полиоксиметиленовые полимеры;
синтез лекарственных средств (уротропин);
дезинфицирующее средство;
консервант биологических препаратов (благодаря способности свертывать белок).
Этаналь (уксусный альдегид, ацетальдегид) СН3СН=О
производство уксусной кислоты;
органический синтез.
Ацетон СН3-СО-СН3
растворитель лаков, красок, ацетатов целлюлозы;
сырье для синтеза различных органических веществ.
3.7. Контрольные вопросы
1. Какие из представленных структур относятся к альдегидам и кетонам?
Ответ 1 : а - альдегид; в - кетон Ответ 2 : a - альдегид; е - кетон Ответ 3 : г - альдегид; д - кетон Ответ 4 : в - альдегид; г - кетон
2. Веществом Б в схеме превращений
является ... Ответ 1 : первичный спирт Ответ 2 : вторичный спирт Ответ 3 : альдегид Ответ 4 : кетон
3. Из 92 г этанола получили 70 г этаналя. Какова массовая доля выхода продукта в % от теоретически возможного? Ответ 1 : 30% Ответ 2 : 56% Ответ 3 : 79% Ответ 4 : 92%
4. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Карбоновые кислоты - органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп –СООН, связанных с углеводородным радикалом.
Карбоксильная группа содержит две функциональные группы - карбонил >С=О и гидроксил -OH, непосредственно связанные друг с другом:
Простейшие карбоновые кислоты |
||
Название |
Формула |
Модель |
Муравьиная кислота (метановая) |
|
|
Уксусная кислота (этановая) |
|
|
Пропионовая кислота (пропановая) |
|
|
Для перехода к виртуальной (VRML) модели щелкните на нужной картинке.