Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия (Для студентов-иностранцев). Часть 1. Учебное пособие
.pdf
Альдегиды при нагревании так же восстанавливают гидроксид
меди (II) до гидроксида меди (I), который затем превращается оксид
меди (I) красной окраски:
O O
H – C + 2Cu(OH)2 → H – C + Cu2O + 2H2O.
H OH
Эта реакция также применяется для обнаружения альдегидов.
Кетоны таких реакций не дают. При энергичном окислении кетоны разрушаются и образуют две кислоты:
O
ǀǀ 3/2 O2 O O
H3C – C – CH3 H3C – C + H – C
OH OH.
уксусная кислота муравьиная кислота
Реакции полимеризации, характерные для низших альдегидов,
являются реакциями нуклеофильного присоединения. Формальдегид
в зависимости от условий может образовывать как циклический полимер, так и линейные полимеры. В кислой среде образуется триммер метаналя – триоксиметилен:
CH
+
H
, t O O
2
3H – C – H
ǀǀ CH2 CH
2
O O
Полимеризация безводного формальдегида в присутствии пентакарбонила железа Fe(CO)5 приводит к образованию высокомолекулярного соединения – полиформальдегида (n ≈ 1000):
Fe(CO)
5
n H – C – H [ – CH2 – O – ]n.
ǀǀ
O
При нагревании альдегидов и фенолов в присутствии катализаторов (кислот или щелочей) происходит реакция поликонденсации
91
– образование высокомолекулярного вещества с выделением низко-
молекулярных продуктов (H2O, NH3, HCl и др.) .
В кислой или щелочной среде при нагревании формальдегид
образует с фенолом высокомолекулярные продукты – фенолформальдегидные смолы различного строения:
Эта реакция относится к реакциям электрофильного замещения в ароматическом ядре. Вначале происходит алкилирование бензольного ядра фенола молекулой формальдегида с образованием фенолоспирта:
о-гидроксиметилфенол
При нагревании происходит сшивание ароматических ядер
«метиленовыми мостиками» в результате конденсации фенолоспиртов:
92
Контрольные задания
1. Составьте уравнения реакций: а) гидрирования этаналя;
б) взаимодействия пропаналя с хлороводородной кислотой;
в) формальдегида с пропанолом; г) оксиления пропаналя; д) полимеризации этаналя.
2. При сгорании вещества массой 3 г образовались оксид
углерода (IV) массой 4,4 г и вода массой 1,8 г. Масса 1 дм3 этого
вещества равна 1,34 кг. Определите молекулярную и возможную
структурную формулу вещества.
3. Определите массы кислот, образующихся в результате
взаимодействия ацетона массой 58 г с кислородом массой 24 г.
Контрольные вопросы
1. Чем обусловлены химические свойства карбонильных
соединений?
2. Какие реакции характерны для альдегидов и кетонов?
3. Что такое реакция поликонденсации?
4. Какие реакции являются качественными для альдегидов?
5. Какие вещества образуются при окислении альдегидов и
кетонов?
6. Какие вещества являются продуктами восстановления
альдегидов и кетонов?
4.4. Способы получения карбонильных соединений
Основным способом получения альдегидов является окис-
ление спиртов кислородом воздуха в присутствии катализатора
или другими окислителями, например, перманганатом калия:
Cu, t O
2CH3OH + O2 H – C + 2H2O;
H
t
O
2CH3CH2OH + O2 2CH3 – C + 2H2O.
H
93
Вторым способом, который более дешевый, чем первый,
получения формальдегида является окисление метана кислородом воздуха при 400-600оC в присутствии катализатаров – оксидов азота: O
СH4 + O2 H – C + H2O.
t
H
Уксусный альдегид получают гидратацией ацетилена в
присутствии солей ртути (по реакции М.Г. Кучерова):
2+
Hg
O
CH ≡ CH + H2O CH3 – C
H.
Существует способ получения альдегидов путем каталити-
ческого дегидрирования первичных спиртов:
o
Cu, 300
C O
С2H5OH CH3 – C + H2.
H
Альдегиды также получают гидролизом дигалогеналканов,
содержащих два атома галогена у первого углеродного атома
цепи:
-
OH
CH3CHCl2 + H2O CH3 – C + 2HCl.
-
O
H
Возможно получение альдегидов каталическим окислением
алкенов, содержащих двойную связь у первого углеродного
атома цепи:
PdCl2 + CuCl
2
O
2CH3 – CH = CH2 + O2 2CH3 – CH2 – C
H.
Ацетон получают в больших количествах различными ме-
тодами: при сухой перегонке дерева, разложением ацетата кальция, окислением изопропанола, гидратацией ацетилена водяным
паром. В последнем способе реакция протекает при 400-460оС с
катализатором, содержащим оксиды железа и марганца:
O
ǀǀ
СH ≡ CH + 3H2O CH3 – C – CH3 + CO2 + H2.
94
Формальдегид применяется для производства полифор-
мальдегида, фенолформальдегидных смол, красителей фармацевтических препаратов. Уксусный альдегид применяется для получения уксусной кислоты, пластических масс, лекарственных веществ. Ацетон как растворитель используется в производстве искусственного шелка, лаков, лекарств и служит источником для
синтеза многих органических веществ.
Контрольные задания
1. Составьте уравнения реакций, при помощи которых
можно осуществить следующие превращения: бутан → этан →
хлорэтан → этанол → этаналь.
2. Напишите уравнения реакций получения ацетона разло-
жением ацетата натрия и окислением изопропилового спирта.
3. В воде массой 150 г растворили формальдегид, который
образовался при окислении метанола массой 3 г. Определите
массовую долю формальдегида в растворе.
4. С каким из перечисленных ниже веществ взаимодейству-
ет бензальдегид: кислород, водород, циановодород, бром, гидроксид меди (II)? Напишите уравнения возможных реакций, укажите условия их осуществления.
5. Какую массу метанола можно получить из 45 г формаль-
дегида, если массовая доля выхода продукта составляет 0,95.
6. При восстановлении пропаналя массой 116 г получили
92 г пропанола. Вычислите массовую долю выхода продукта от
теоретически возможного.
Контрольные вопросы
1. Какие способы определения альдегидов вы знаете?
2. К какому типу реакции относится каталитическое дегид-
рирование спиртов, гидролиз дигалогеналканов, окисление алкенов и алканов, гидратация ацетилена?
3. Где применяются альдегиды и кетоны?
4. Какой способ получения альдегидов является основным?
95
Задачи и упражнения для самостоятельной работы
1. Определите массу альдегида, образующегося при окис-
лении 13,8 г этанола избытком оксида меди (II).
2. В 150 г воды растворили формальдегид, который образо-
вался при окислении кислородом воздуха метанола массой 3 г.
Определите массовую долю формальдегида в полученном растворе.
3. Найдите массу серебра, выпавшего на стеках пробирки в
виде «серебряного зеркала», при взаимодействии 140 г раствора
формальдегида с массовой долей 10 % с избытком аммиачного
раствора оксида серебра.
4. Какой объем формальдегида (н. у.) необходимо подверг-
нуть гидрированию для получения 16 г метилового спирта?
5. Какая масса ацетальдегида необходима для восстановле-
ния 0,54 г серебра из его оксида?
6. При сгорании 4, 5 г органического вещества образовалось
3,36 дм3 (н. у.) углекислого газа и 2,7 см3 воды. Определите про-
стейшую и истинную формулу вещества, если его плотность по
воздуху равна 1,035.
7. При окислении 11,6 г кислородсодержащего органического соединения образовалось 14, 8 г одноосновной карбоновой
кислоты, при взаимодействии которой с избытком гидрокарбоната натрия выделилось 4,48 дм3 (н. у.) газа. Определите строение
исходного соединения.
8. При окислении 1,18 г смеси муравьиного и уксусного
альдегидов избытком аммиачного раствора оксида серебра образовалось 8,64 г осадка. Определите массовые доли альдегидов в
смеси.
9. Определите структурную формулу вещества, в состав которого входят углерод (массовая доля 5 4, 6 %) , водород (массовая
доля 9,1 %) и кислород, если его плотность по водороду равна 22.
Вещество легко восстанавливает оксид серебра в аммиачном растворе, образуя кислоту.
10. Какая масса формальдегида содержится в растворе объемом 3 дм3 и плотностью 1,06 г/см3 с массовой долей альдегида
равной 20 %?
96
Тестовые задания
е-
1. Какой тип гибридизации характерен для атома углерода
карбонильной группы альдегидов?
1) sp, 2) sp2,
3) sp3, 4) spd.
2. Какое вещество образуется в результате гидрирования
метаналя?
1) метановая кислота, 2) метан,
3) метанол, 4) метанон.
3. Как называется реакция, которая применяется для каче-
ственного обнаружения альдегидов?
1) гидрирования, 2) окисления,
3) «серебряного зеркала», 4) гидрогенизации.
4. Какую пространственную структуру имеет полифор-
мальдегид?
1) тетраэдрическую, 2) треугольную,
3) угловую, 4) линейную.
5. Окислением какого углеводорода получают формальд
гид?
1) метана, 2) этана,
3) пропана, 4) бутана.
6. Гидратацией какого углеводорода получают уксусный
альдегид?
1) метана, 2) этана,
3) этина, 4) этена.
7. Сколько атомов углерода содержится в 3,3-диметил-
бутаноне-2?
1) два, 2) шесть,
3) четыре, 4) восемь.
8. Чему равны валентные углы в карбонильной группе?
1) 120о, 2) 60о,
3) 240о, 4) 180о.
9. Сколько π-связей в молекуле уксусного альдегида?
1) нет, 2) одна,
3) две, 4) четыре.
97
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Егоров, А. С. Основы химии [Текст] : учебник / А. С. Его-
ров, В. А. Попков, Н. М. Иванченко. – М. : Высш. школа, 2005. –
551 с.
Капустян, А. И. Химия для студентов-иностранцев подго-
товительных факультетов вузов [Текст] : учебник / А. И Капустян, Т. В. Табенская.– 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. школа, 1990. – 399 с.
Курц, А. Л. Задачи по органической химии с решениями
[Текст] : учеб. пособие / А. Л. Курц, М. В. Ливанцов, А. В. Чепраков. – М. : БИНОМ. Лаб. знаний, 2006. – 264 с.
Поликанова, И. Д. Задачи и упражнения по химии для сту-
дентов-иностранцев подготовительных факультетов [Текст] :
учеб. пособие / И. Д. Поликанова, И. Л. Свободина. – М. : Высш.
школа, 1989. – 95 с.
Хомченко, И. Г. Общая химия [Текст] : учебник / И. Г. Хом-
ченко. – М. : ООО «Изд-во Новая Волна», 1999. – 464 с.
Цветков, Л. А. Органическая химия [Текст] : учебник для
учащихся 10-11 классов общеобразовательных учебных заведений / Л. А. Цветков. – М. : ВЛАДОС, 2009. – 271 с.
98
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ………….......... 3
1.1. Предмет органической химии. Строение атома
углерода, его особенности ……………….................... 3
1.2. Теория химического строения органических
веществ А. М. Бутлерова ……………………………. 8
1. 3. Классификация органических соединений …………. 13
1. 4. Номенклатура органических соединений …………... 17
1.5. Типы химических реакций с участием органических
веществ ………………………………………………... 22
ГЛАВА 2. УГЛЕВОДОРОДЫ ………………………………….. 27
2.1. Предельные углеводороды ……………………………. 27
2.2. Метан …………………………………………………... 32
2. 3. Непредельные алифатические углеводороды.
Алкены …………………………………………………. 37
2.4. Алкадиены ……………................................................... 42
2.5. Алкины ………………………………………………… 45
2.6. Ароматические углеводороды ……………………….. 49
ГЛАВА 3.СПИРТЫ ………………………………………………. 57
3.1. Классификация и номенклатура спиртов ……………... 57
3.2. Физические свойства и строение спиртов …………... 60
3.3. Химические свойства алканолов ……………………. 64
3.4. Многоатомные спирты ……………………………….. 68
3.5. Ароматические спирты и фенолы ……………………. 72
ГЛАВА 4. КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ………………. 79
4. 1. Классификация и номенклатура карбонильных
соединений ………………… ……… …… …… …… …… 79
4.2. Физические свойства и строение карбонильных
соединений …………………………………………… 83
4.3. Химические свойства альдегидов и кетонов ………... 87
4.4. Способы получения карбонильных соединений ……. 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………………….. 98
99
Учебное издание
ДАНИЛОВ Владимир Николаевич
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
(Для студентов-иностранцев)
ЧАСТЬ 1
Подписано в печать 25. 01. 2016. Формат 60х84 1/16.
Усл. печ. л. 5,8. Тираж 100 экз. Заказ С – 03.
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»
(ФГБОУ ВО «ВГУИТ»)
Отдел полиграфии ФГБОУ ВО «ВГУИТ»
Адрес университета и отдела полиграфии:
394036, Воронеж, пр. Революции, 19
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]