Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Краткий курс органической химии (Для студентов-иностранцев). Учебное пособие
.pdf
61
Для фенола характерны следующие реакции с участием
фенолятов хлорангидридами кислот:
фенилацетат
гидроксильной группы. Фенол легко взаимодействует не только с
щелочными металлами, но и со щелочами, образуя феноляты:
2C6H5OH + 2Na → 2C6H5ONa + H2;
C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O.
Фенол можно выделить из фенолятов действием кислот:
C6H5ONa + H2CO3 → C6H5OH + NaHCO3.
При взаимодействии фенола с ангидридами и галогенангидридами
образуются сложные эфиры:
O
OH O – C – CH
3
H3PO
+ (CH3CO)2O
уксусный ангидрид
4
+ CH3COOH.
Чаще всего сложные эфиры фенола получают ацилированием
O
ONa O – C – CH
3
O
+ CH3 – C + NaCl.
Cl
ацетилхлорид
Феноляты легко алкилируются при действии на них галогеналканов. Такое алкилирование протекает как обычное нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода:
ONa OCH2CH
3
+ CH3CH2Br + NaBr.
Этоксифенол (этилфениловый эфир)
62
В водном растворе фенол взаимодействует с FeCl3 с образо-
2
Cl+Br
ванием комплексного фенолята фиолетового цвета (качественная
реакция на фенол):
фенолят железа (III)
Важнейшими превращениями фенола, в которых участвует
ароматическое кольцо, являются реакции галогенирования,
нитрования, сульфирования, алкилирования. Галогенирование не
требует катализатора:
OH OH OH
+ 2Cl
2
- 2HCl
Cl
о-хлорфенол п-хлорфенол
Особенно легко протекает бромирование в разбавленных водных
растворах (сразу образуется 2,4,6-трибромфенол):
OH OH
Br Br
+ 3Br
2
+ 3HBr.
Br
При нитровании фенола разбавленной азотной кислотой образуются о- и п-нитро-фенолы, концентрированной азотной
кислотой – конечный продукт 2,4,6-тринитрофенол (желтое
кристаллическое взрывчатое вещество):
63
OH OH
+ 3H
O.
O2N NO
H2SO
4
+ 3HONO
2
2
2
NO
2
Сульфирование фенола осуществляется концентрированной
серной кислотой (если температура реакции меньше 100оС,
преимущественно образуется орто-фенолсульфокислота, если
больше 100оС, то пара-фенолсульфокислота:
Для промышленных нужд фенол получают из каменноугольной смолы, которую обрабатывают сначала раствором
щелочи ( образуются феноляты), затем серной кислотой:
C6H5ONa + H2SO4 → C6H5OH + NaHSO4.
Фенол получают:
- сплавлением солей бензолсульфокислоты со щелочью:
C6H5OSO3Na + NaOH → C6H5OH + Na2SO3;
- гидролизом хлорбензола перегретым паром над катализа-
тором:
450-500oC, Cu
2+
C6H5Сl + H2O C6H5OH + HCl;
силикагель
В последнее время все большее значение приобретает способ
прямого гидроксилирования ароматического ядра бензола:
катализатор
C6H6 + H2O2 → C6H5OH + H2O.
Катализаторами служат соли металлов: Fe(II), Cu(II), Ti(III).
Фенол применяется в производстве фотографических проявителей, пластических масс, красителей, дезинфицирующих средств и
лекарственных препаратов.
64
Задачи и упражнения для самостоятельной работы
1. Какие из приведенных ниже одноатомных спиртов явля-
ются предельными и непредельными: С5Н11OH, С3Н7OH, С3Н5OH,
С4Н9OH, C3H6(OH)2, C4H7OH, C3H5(OH)3?
2. Составьте структурные формулы следующих спиртов:
пентанол-1; 3-метилбутанол-1; 2-метилбутанол-2; бутандиол-1,4;
2-фенилэтанол-1; 3-метилпентен-3-ол-1.
3. Напишите названия спиртов, имеющих следующие структурные формулы:
а) CH3CH2CHCH2CH3, в) CH3CH = C – CH2CH2 – OH,
׀ ׀
OH CH
3
б) CH3CH – CHCH3, г) HO – CH2CH – CHCH2– OH.
׀ ׀ ׀ ׀
CH3 OH OH OH
4. Составьте структурные формулы всех изомеров пентанола и напишите их названия.
5. Определите массу вещества, образующегося в результате
взаимодействия этанола массой 92 г с метиламином массой 31 г.
Назовите это вещество.
6. Составьте структурны формулы следующих многоатомных спиртов: 2,3-диметилбутандиола-2,3; бутандиола-1,3; метандиола; бутантетраола.
7. Определите объем водорода (н. у.), который можно получить при взаимодействии металлического натрия массой 1 г и
глицерина массой 4 г.
8. Смесь бензола с циклогексаном массой 4,39 г обесцвечивает бромную воду массой 125 г с массовой долей брома 3,2 %.
Определите процентное содержание бензола в смеси.
9. Напишите структурные формулы изомеров метилфенола,
дигидроксибензола и тригидроксибензола.
10. Напишите уравнения реакций, при помощи которых
можно отличить друг от друга этанол, глицерин и фенол.
11. Составьте уравнения реакций, при помощи которых
можно осуществить следующие превращения: гексан → циклогексан → бензол → хлорбензол → фенол.
65
12. Напишите структурные формулы изомеров метилфенола, дигидроксибензола и тригидроксибензола.
13. При взаимодействии бутанола-1 с избытком металлического натрия при нормальных условиях выделилось 5,6 дм
водорода. Определите массу спирта, вступившего в реакцию.
14. Определите массу метанола, образующегося при нормальных условиях в результате реакции 2 дм3оксида углерода (II)
и 5 дм3 водорода.
15. К фенолу массой 4,7 г добавили 4,97 см3 раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH равной 35 %. Плотность
раствора составляет 1,38 г/см3. Определите массу образующегося
фенолята натрия.
16. Определите массу этанола, который можно получить из
500 дм3природного газа, объемная доля этилена в котором составляет 12 %, а массовая доля выхода продукта составляет 80 %.
17. При сжигании 8 г метанола выделилось 181,66 кДж теплоты. Рассчитайте величину теплового эффекта реакции.
18. Установите молекулярную формулу спирта, если при
нагревании 274 г этого спирта с концентрированной серной
кислотой образуется 133,4 г непредельного углеводорода с одной
двойной связью. Выход в реакции равен 80 %.
19. Смесь этилового и пропилового спиртов массой 16,6 г
обработали избытком натрия, при этом выделилось 3,36 дм
водорода. Определите процентный состав смеси спиртов.
20. При окислении одноатомного спирта образуется кислота, для нейтрализации 10 г которой требуется 27 см3 раствора
гидроксида калия с массовой долей KOH равной 20 % (плотность
1,18 г/см3). Найдите формулу спирта, составьте структурные
формулы всех его изомеров.
21. Какой объем водорода (н. у. ) получится при взаимодействии 46 г металлического натрия и 100 см3 раствора этанола в
воде с массовой долей C2H5OH 96 % (плотность 0,8 г/см3).
22. На нейтрализацию смеси фенола и этанола затрачен раствор объемом 50 см3 с массовой долей гидроксида натрия 18 % и
плотностью 1,2 г/см3. Такая же масса смеси реагирует с металлическим натрием массой 9,2 г. Определите массовые доли фенола и
этанола в смеси.
3
3
66
ГЛАВА 4. КАРБОНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
4.1. Классификация и номенклатура
карбонильных соединений
Карбонильные соединения – это производные углеводородов, в молекулах которых два водородных атома, находящиеся у
одного углеродного атома (геминальные атомы), замещены
атомом кислорода.
Car bonyl comp ounds are deri vatives o f hydroca rbons , in th e mole-
cules of which two hydrogen atoms located at one car bon atom (geminal
atoms) are replaced by an oxygen atom.
Les compos és car bonylés son t des d érivés d'h ydrocar bur es, dans les
molécules desquels deux atomes d'hydrogène situés sur un atome de
carbone (atomes g éminés) sont rempla cés par un atome d'oxygène.
ﻦﻣ ﻦﯿﺗرذ لاﺪﺒﺘﺳا ﻢﺘﯾ ﺎﮭﺗﺎﺌﯾﺰﺟ ﻲﻓ ، تﺎﻧﻮﺑﺮﻛورﺪﯿﮭﻟا ﻦﻣ تﺎﻘﺘﺸﻣ ﻲھ ﻞﯿﻧﻮﺑﺮﻜﻟا تﺎﺒﻛﺮﻣ
ﯿﺟورﺪﯿﮭﻟا ةﺪﺣاو نﻮﺑﺮﻛ ةرذ ﻲﻓ ﻦ)ﻞﯿﻧﻮﺑﺮﻛ تارذ (ﻦﯿﺠﺴﻛأ ةرﺬﺑ.
Таким путем получается группа С = О, которую называют карбонильной группой или оксогруппой. Если карбонильная
группа связана с одним водородным атомом и одним углеродным
атомом (в простейшем случае с двумя водородными атомами), то
соединения называются альдегидами, а группа называется альдегидной:
O
– C
H.
If th e ca rbon yl gr oup i s bond ed to one h ydr ogen atom a nd on e car -
bon atom (in the simplest case, two hydrogen atoms), then the compounds
are called aldeh ydes, and the group is called aldeh yde.
Si le groupe carbonyle est lié à un atome d'hydrogène et à un atome
de carbone (dans le cas le plus simple, deux atomes d'hydrogène), les
composés sont appelés aldéhydes et le groupe est appelé aldéhyde.
ةﺪﺣاو نﻮﺑﺮﻛ ةرذو ةﺪﺣاو ﻦﯿﺟورﺪﯿھ ةرﺬﺑ ﺔﻄﺒﺗﺮﻣ ﻞﯿﻧﻮﺑﺮﻜﻟا ﺔﻋﻮﻤﺠﻣ ﺖﻧﺎﻛ اذإ) ﻲﻓ
ﻦﯿﺟورﺪﯿھ ﺎﺗرذ ، تﻻﺎﺤﻟا ﻂﺴﺑأ (ﺪﯿھﺪﻟأ ﺔﻋﻮﻤﺠﻤﻟا ﻰﻤﺴﺗو ، تاﺪﯿھﺪﻟﻷا ﻰﻤﺴﺗ تﺎﺒﻛﺮﻤﻟا نﺈﻓ ،.
67
Если карбонильная группа связана с двумя углеводородными атомами, то соединения называются кетонами, а группа
O
– С – называется кетогруппой:
O O
R – С R – С
H R
альдегиды кетоны
If th e car bon yl gr oup is bonded to t wo hydr ocar bon atoms , then th e
compounds are called ketones, and the group is cal led a keto group.
Si le groupe carbonyle est lié à deux atomes d'hydrocarbure, les
composés sont appelés cétones et le groupe est appel é groupe céto.
ﻰﻤﺴﺗ تﺎﺒﻛﺮﻤﻟا نﺈﻓ ، تﺎﻧﻮﺑﺮﻛورﺪﯿﮭﻟا ﻦﻣ ﻦﯿﺗرﺬﺑ ﺔﻄﺒﺗﺮﻣ ﻞﯿﻧﻮﺑﺮﻜﻟا ﺔﻋﻮﻤﺠﻣ ﺖﻧﺎﻛ اذإ
ﻮﺘﯿﻛ ﺔﻋﻮﻤﺠﻣ ﺔﻋﻮﻤﺠﻤﻟا ﻰﻤﺴﺗو ، تﺎﻧﻮﺘﯿﻛ.
1
Карбонильные соединения подразделяют в зависимости от
числа карбонильных групп в молекуле, типа углеродного атома,
соединенного с карбоксильной группой, и присутствия других
функциональных групп:
- на монокарбонильные соединения;
- дикарбонильные соединения;
- карбонильные соединения с другими функциональными
группами (галоген-, гидрокси-, аминокарбонильные соединения).
К карбонильным соединениям относят также хиноны – шестичленные циклические соединения с двумя карбонильными группами и двумя двойными связями в цикле.
Монокарбонильные соединения подразделяют в зависимости от типа гибридизации углеродного атома, с которым соединена карбоксильная группа:
- на насыщенные карбонильные соединения:
O O
CnH
H CnH
C ; CnH
2n + 1
C ; CnH2nC = O;
2n + 1
2n + 1
- ненасыщенные сопряженные (α, β-непредельные) карбо-
нильные соединения:
68
O O
׀׀ ׀׀
R2 C R3 C
C = C H C = C R
R1 R R2 R
1
O O
R – C = C – C R1 – C = C – C .
H H
К ненасыщенным карбонильным соединениям формально
относят кетены, хотя здесь совершенно иной тип химической
связи:
R
1
С = С = O.
R
2
- карбонильные соединения аренов (ароматические альдеги-
ды и кетоны):
O O O
Ar – C Ar – C Ar – C
H CnH
Ar1.
2n + 1
Номенклатура карбонильных соединений весьма разнообразна,
так как используют и исторические названия, и систематическую
номенклатуру.
Альдегидную группу по систематической номенклатуре
обозначают суффиксами -аль (если альдегидная группа является
старшей характеристической) и -карбальдегид (в других случаях)
или префиксами оксо-, формил- (если в молекуле имеются более
старшие группы, например –SO3H, –COOH (табл. 12).
Кетонную группу по заместительной номенклатуре обозначают суффиксом –он или префиксом оксо- (кето-). Префикс применяется, если в молекуле имеются более старшие характеристические группы (–SO3H, -COOH). По радикально-функциональной
номенклатуре названия кетонов состоят из названий углеводородных остатков в алфавитном порядке и суффикса – кетон (табл. 13).
69
Формулы и названия некоторых альдегидов
Формальдегид,
Формула Название
структурная международное тривиальное
O
H – C
H
O
CH3 – C
H
О
CH3 – CH2 – C
Н
O
CH3 – CH2 – CH2 – C
H
O
CH3 – CH – C
H
CH
3
O
CH2 = CH – C
H
O
CH3 – CH = CH – C
H
O
H – C ≡ C – C
H
Таблица 12
Метаналь
альдегид муравьиной
кислоты
Этаналь Ацетальдегид,
альдегид уксусной
кислоты
Пропаналь Пропионовый
альдегид
Бутаналь Бутиральдегид,
масляный альдегид
2-Метилпропаналь Изомасляный
альдегид
Циклогексанкарбальдегид -
Пропеналь Акролеин
Кротоновый
Бутен-2-аль
альдегид
Пропаргиловый
Пропиналь
альдегид
Бензальдегид Бензойный
альдегид
70
Формулы и названия некоторых кетонов
Структурная формула Название
O
׀׀
СH3 – C – СH
3
Ацетон, пропанон, диметилкетон
O
׀׀
CH3 – C – СH2 – CH
3
O
׀׀
CH3 – C – СH2 – CH2 – CH2 – CH
3
Гексанон-2, бутилметилкетон
O
׀׀
CH3 – C – CH2 – CH– CH2 – CH
3
׀
CH
3
O
׀׀
C6H5 – C – C6H
5
Таблица 13
Бутанон, метилэтилкетон
4-Метилгексанон-2
Дифенилкетон
Циклогексанон,
бензофенон
O
׀׀
CH3 – СH = CH – C – CH
3
O
׀׀
СH3 – СH2 – C ≡ C – C – CH
O
ǀǀ
С– CH
Пентен-3-он-2
Гексин-3-он-2
3
Метилфенилкетон,
3
ацетофенон
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]