Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия. Учебное пособие для СПО
.pdf
Применение фенола
331
M
=
=
=⋅=⋅=
Синтетические смолы Антисептик (3-5%)
С6Н5ОН
и пластмассы
Красители Лекарственные препараты
Взрывчатые вещества
Задача 3.4. При взаимодействии фенола с бромной водой
образуется 49,65 г осадка. Найти массу фенола.
Решение
1. Запишем уравнение реакции:
ОН OH
│ │
Br─ ─Br
+ 3Br2 → + 3HBr
|
Br
2,4,6-трибромфенол
2. Найдем количество вещества 2,4,6-трибромфенола:
m
n ===
49,65
0,15
моль.
3. По уравнению
nn
O)BrH(COH)H(C
;
33656
OH)H(C
56
15,0n
моль.
4. Найдем массу вещества:
Mn
)()()(C
OHHCOHHCОНН
565656
1,149415,0m
Ответ: 14,1 г фенола.
г.
Задача 3.5. Предложите схему получения фенола из метана.
Решение
1. Основным методом получения фенола в промышленности
является каталитическое окисление кумола (изoпропилбензола)
71
с последующим разложением гидропероксида кумола под действием
разбавленной серной кислоты с образованием фенола и ацетона.
CH3
│
СН3─СН─СН3 НОО─С─СН3 ОН
│ │ │
+ O2
о
ktС,130
→
+
][Ht,
→
+ CH3─C─CH
3
║
кумол гилропероксид фенол O
кумола ацетон
2. Изопропилбензол получают при взаимодействии бензола
с пропеном в присутствии хлорида алюминия:
Н3С─СН─СН3
│
AlCl
3
+ СН3─СН═ СН2
→
бензол пропен кумол
3. Одним из промышленных способов получения бензола
является тримеризация ацетилена:
о
СС,500
3СН≡СН
→
4. Ацетилен получают термическим разложением природного
газа, содержащего метан:
о
С1500
2СН4
→
СН≡СН + 3Н2
Следовательно, можно предложить следующую схему получения
фенола из метана:
метан → ацетилен → бензол → изопропилбензол → фенол.
72
3.4. АЛЬДЕГИДЫ
Н─С─Н
O
O
Карбонильные соединения (оксосоединения) содержат в молекуле
карбонильную группу >С=О.
Оксосоединения
альдегиды кетоны
R─ ─H R─ ─ R1
C
║
C
║
O
//
Группа ─С ─H – альдегидная группа.
Альдегиды – органические соединения, содержащие альдегидную
группу, связанную с углеводородным радикалом.
O
//
Предельные альдегиды СnН
─С─ Н.
2n+1
Гомологический ряд альдегидов представлен в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Гомологический ряд альдегидов
Формула
альдегида
О
//
О
//
СН3─С─Н
По международной
номенклатуре
Метаналь
Этаналь
Название
Тривиальное
Муравьиный альдегид
(формальдегид)
Уксусный альдегид
(ацетальдегид)
О
//
С2Н5─С─Н
О
//
С3Н7─С─Н
Пропаналь Пропионовый альдегид
Бутаналь Масляный альдегид
73
Формула
альдегида
О
//
С4Н9─С─Н
О
//
С5Н11─С─Н
R
\ π
Окончание табл. 3.2
Название
По международной
Тривиальное
номенклатуре
Пентаналь Валериановый альдегид
Гексаналь Капроновый альдегид
Электронное строение
120о Cδ+ ═ Oδ-
/ σ
H
Атом углерода в карбонильной группе sp2-гибридизован, поэтому
атомы О, Н, С, которые непосредственно с ним связаны, находятся
в одной с ним плоскости.
Физические свойства альдегидов
О О O O
// // // //
Н─С─Н CН3─С─Н … C11Н23─С─Н C12Н25─С─Н …
газ жидкости твердые вещества
Т кип. увеличивается
Растворимость уменьшается
Химические свойства альдегидов
Высокая реакционная способность альдегидов связана
с наличием высокополяризованной карбонильной группой >C=O.
74
1. Реакции присоединения:
О O─H
// /
R─С─Н + HX → R─C─H
\
X
а) гидрирование
O
//
PtNi,
H─C─H + H2
→
CH3OH
2. Реакции окисления кислородом воздуха (подкисленные
растворы KMnO4, K2Cr2O7):
О O
// //
R─С─Н + [O] → R─C─OH
а) взаимодействие с аммиачным раствором оксида серебра
(реакция «серебряного зеркала»)
О O
// //
OHNHt,
4
СН3─С─Н + Ag2O
→
CH3─C─OH + 2 Ag
этаналь уксусная кислота
б) взаимодействие с гидроксидом меди (II)
О O
// //
t
СН3─СН2─С─Н + 2Cu(OH)2
→
CH3─CH2─C─OH + Cu2O↓ + 2H2O
пропаналь голубой пропионовая кирпично осадок кислота красный осадок
3. Реакции полимеризации. Полимеризуются низшие альдегиды.
ОН
2
nН─C═O
→
[CH2O]
n
│ параформ
Н
75
Полимеризация безводного формальдегида в присутствии
Fe(CO)5 приводит к образованию полиформальдегида
[–CH2–O–]n.
4. Реакции поликонденсации. Реакция поликонденсации – процесс
образования высокомолекулярных веществ из исходных мономерных
молекул, сопровождающаяся выделением низкомолекулярных
продуктов (вода, хлороводород, аммиак и т. д.).
В кислой или щелочной среде при нагревании формальдегид
образует с фенолом фенолформальдегидные смолы, которые
используются для получения пластмасс (фенопласты) [11].
ОH OH
│ O │
–H // – –CH2–
−+
)(OHH
n + nH─C–H
→
+ nH2O
n
Вначале происходит взаимодействие фенола с формальдегидом
с образованием фенолоспирта:
ОH OH
│ O │
–H // –CH2ОН
−+
)(OHH
n + nH─C–H
→
n + nH2O
При нагревании фенолоспирты конденсируются с образованием
фенолформальдегидных полимеров:
ОH OH OH
| | |
t
…+ H– –CH2–OH + H– –CH2–OH + …
→
– –CH2–
+ – nH2O
n
76
Получение альдегидов
1. Окисление первичных спиртов:
а) каталитическое
О
//
tCu,
2СН3ОН + О2
→
2Н–С–Н + 2Н2О;
б) под действием окислителей (KMnO4, K2Cr2O7 в кислой среде)
O
//
t
R–CH2OH + [O]
→
R–C–H + Н2О.
2. Каталитическое дегидрирование первичных спиртов:
О
//
С2Н5ОН
Cu,300
о
→
СН3–С–Н + Н2↑.
3. Гидролиз дигалогеналканов, содержащих два атома галогена
у первичного углеродного атома:
О
//
-
ОН
СН3СНCl2 + H2O
→
СН3–С–Н + 2НCl
4. Специфические методы получения. Формальдегид получают
каталитическим окислением метана:
О
//
++
22
t,Cu,Mn
СН4 + О2
→
Н–С–Н + Н2О;
Ацетальдегид получают по реакциям:
а) реакция Кучерова
О
//
+2
Hg
НС≡СН + H2O
→
СН3–С–Н
б) каталитическое окисление этилена
О
//
+22CuClPdCl
2Н2С=СН2 + О2
→
2СН3–С–Н
77
Этот способ широко применяется для промышленного получения
ацетальдегида.
При окислении гомологов этилена получают и другие альдегиды.
О
//
+22CuClPdCl
2СН3–СН=СН2 + О2
→
2СН3–СН2–С–Н
пропен пропеналь
Применение альдегидов
Полимеры Формалин
О
//
(40%-ный р-р)
Н─С─Н
для хранения
анатомических
Антисептик препаратов
Лекарственные препараты
О
//
С2Н5ОН СН3─С─ОН
Уксусная кислота
О
//
СН3─С─Н
СН2═СН─СН═СН2 (СН3СО)2О
Бутадиен Уксусный ангидрид
Ацетаты О
Лекарства целлюлозы //
СН3─С─О─С2Н5
этилацетат
Ацетатное
волокно
Задача 3.6. В лаборатории при окислении 10 мл метилового
спирта (ρ = 0,8 г/см3) было получено 120 г 3%-ного раствора
формальдегида. Каков выход продукта реакции по отношению к
теоретическому?
78
Решение
=⋅=⋅=
=
=
1. Запишем уравнение реакции:
О
//
СН3ОН + [О] → Н─С─Н + Н2О
2. Найдем массу и количество вещества СН3ОН:
80.810ρVm
OH)(CH
3
г;
n
m
)(C
ОНН
3
M
ОН)(CН
3
3
3. По уравнению
ОН)(CН
(CH
8
32
2
25,0
===
nn
(CHO)
моль.
OH)
3
;
(CH
O)
2
4. Найдем теоретическую массу СН2О:
5,73025,0m
Mn
)()()(C
OCHOCHОН
222
=⋅=⋅=
г (теор.)
5. Найдем практическую массу формальдегида:
3,61200,03mωm
(CH
papO)
2
−
=⋅=⋅=
г (практ.)
6. Найдем выход продукта:
η
m
(практт.)
m
(теор.)
100
⋅=
;
η =⋅=
3,6
7,5
48%100
Ответ: 48 %.
0,25n
моль.
Задача 3.7. Плотность по водороду вещества, имеющего
массовый состав С – 54,55 %; Н – 9,09 %; О – 36,36 %, равна 22. Оно
легко восстанавливает оксид серебра, образуя кислоту. Выведите
молекулярную формулу этого вещества.
Решение
1. Обозначим формулу вещества через СхНуОz.
2. Возьмем образец этого вещества массой 100 г; тогда массы
веществ атомарных углерода, водорода и кислорода составляют
соответственно
m
m
m
(С)
(Н)
(О)
= ω
= ω
= ω
(С)
(Н)
(О)
⋅ m
(в-ва); m(С)
⋅ m
(в-ва); m(Н)
⋅ m
(в-ва); m(О)
= 0,5455 ⋅ 100 = 54,55 (г);
= 0,0909 ⋅ 100 = 9,09 (г);
= 0,3636 ⋅ 100 = 36,36 (г).
79
3. Найдем количества этих веществ:
=⋅=⋅=
n
n
n
m
(C)
)(C
M
(C)
m
(H)
)(Н
M
(H)
m
(O)
)(O
M
(O)
12
09,9
1
16
55,54
55,4
===
===
09,9
моль;
моль;
36,36
27,2
===
моль.
4. Возьмем отношения количеств веществ С, Н, О:
n
: n
(С)
(Н) : n(О)
5. Разделим на меньшее число: n
= 4,55 : 9,09 : 2,27.
(С)
: n
(Н) : n(О)
= 2:4:1.
6. Это отношение равно отношению коэффициентов х, у, z:
х:у:z = 2:4:1.
7. Составим формулу соединения: С2Н4О, молярная масса
которого 44г/моль.
8. Найдем молярную массу СхНуОz по плотности:
zy
MД
)()()(C
HHОН
22x
44222М
г/моль,
что соответствует С2Н4О.
9. Реакция восстановления оксида серебра является качественной
реакцией альдегидов. Следовательно, это уксусный альдегид:
О О
// //
СН3─С─Н + Ag2O → СН3─С─ОН + 2Ag
уксусный альдегид уксусная кислота
Это реакция «серебряного зеркала».
О
//
Ответ: СН3─С─Н – уксусный альдегид.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]