Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая и физколлоидная химия. Практикум
.pdf
Фенолы используют вмедицине, для получения фе-
нолоформальдегидных смол, красителей идр.
! Задачи для самостоятельной работы
1. Как осуществить следующие превращения:
пропен → 2-хлорпропан → пропанол-2? Напишите
все промежуточные схемы реакций.
2. Напишите уравнения реакций взаимодействия
2-йодпропана: а) сводным раствором KOH; б) этилатом
натрия.
3. Напишите реакции внутримолекулярной и межмолекулярной дегидратации спиртов: а) пропанол-2;
б) пентанол-2; в) 2-метилбутанол-2.
4. Напишите уравнения реакции окисления: а) пропанол-1; б) 3-метилбутанол-2. Назовите образующиеся
соединения.
5. Напишите реакции взаимодействия: а) этанола
снатрием; б) этандиола-1,2 сСu (ОН)2; в) глицерина с
Сu(ОН)2.
6. Гидратацией каких алкенов можно получить следующие спирты: а) 3-метилбутанол-2; б) 2-метилпентанол-3; в) изобутиловый.
7. Напишите уравнения реакций взаимодействия изобутилового спирта с: а) пропионовой кислотой; б) хло-
51
ридом фосфора (V); в) бромэтаном. Назовите продукты
реакций.
8. Напишите реакции получения спиртов из этиленовых углеводородов: а) 2-метилбутена-1; б) 2-метилпентена-2. Назовите полученные спирты.
9. Напишите структурные формулы всех изомеров: а)
двухатомного фенола; б) трехатомного фенола.
10. Напишите уравнения реакций взаимодействия
фенола с: а) едким натром (водный раствор); б) бромной
водой; в) азотной кислотой.
11. Какое соединение образуется при действии на
фенолят натрия иодметаном? Напишите уравнение реакции.
12. Как можно осуществить указанные превращения:
C6H
→ C
6
ответствующие уравнения реакций. Назовите получен-
CI → C6H5OH → C6H
6H5
– O– CH3? Напишите со-
5
ные соединения. Как можно химическим путем доказать,
что одно из этих веществ является фенолом?
13. Спомощью каких химических реакций можно отличить: а) этанол от этиленгликоля; б) бензиловый спирт
от фенола? Напишите соответствующие уравнения реакций. Назовите продукты реакций.
Тема 6. АЛЬДЕГИДЫ. КЕТОНЫ
Альдегиды, кетоны или оксосоединения– это органиче-
ские вещества, содержащие карбонильную группу C = O.
В молекуле альдегида карбонил связан суглеводородным радикалом иводородом, авмолекуле кетона– сдвумя углеводородными радикалами.
Общая формула альдегидов: R– CН = О, кетонов:
R– C– R
||
O
52
Наличие одинаковой функциональной группы C=O
уальдегидов икетонов обусловливает сходство всвойствах этих соединений.
Так как связь C
δ
+
δ
-
= O
поляризована, карбонильная
группа обладает большой активностью. Наиболее характерными для альдегидов икетонов являются реакции
нуклеофильного присоединения (сHCN, Н2О, R–OH идр.):
O– H
|
R– HC = О+ НCN → R– НC–СN
оксинитрил
Возможны реакции замещения кислорода карбонила:
R– CН = О+ NH2OH → R– CН = N– OH + H2O
оксим
Для альдегидов икетонов характерна реакция конденсации. Реакция конденсации, тип химической реакции,
который заключается вобразовании сложной молекулы из
двух меньших свыделением простого вещества (обычно
это аммиак или вода). Вмолекуле альдегида или кетона на
α-атоме углерода (соседнем скарбонильной группой) под
влиянием (-) I-эффекта карбонила понижена электронная
плотность. Это вызывает поляризацию связи С-Н испособствует отщеплению атома водорода вформе протона (H+).
Вчастности, происходящий под действием оснований отрыв протона от α-углеродного атома приводит кобразованию соответствующего карбаниона. Например, уксусный
альдегид на холоду при действии разбавленных растворов
щелочей превращается вальдоль; при проведении реакции вболее жестких условиях (при нагревании) альдоль
дегидратируется собразованием кротонового альдегида:
СН3– СН = О + СН3–СН=О→СН3–СН–СН2–СН = О→СН3–СН = СН–СН = О
|
ОН
Альдоль Кротоновый альдегид
(3-оксибутаналь) (бутен-2-аль)
53
Следует обратить внимание на различие в окисляемости альдегидов икетонов. Альдегиды окисляются легче, чем кетоны. Они способны окисляться даже слабыми
окислителями Ag2O, Cu(OH)2:
R– CН = О+ 2Cu (OH)
|
→
R– C = О+ 2Cu↓ + 2 H2O
2
OH
альдегид карбоновая кислота
Окисление альдегидов оксидом серебра ваммиачном
растворе называется реакцией серебряного зеркала. Эти
реакции являются качественными на альдегиды.
Способы получения карбонильных соединений:
1. Окисление спиртов;
2. Гидратация алкинов;
3. Гидролиз дигалогенпроизводных. Атомы галогена
должны находиться уодного атома углерода.
! Задачи для самостоятельной работы
1. Получите из соответствующих спиртов: а) пропаналь; б) 1-фенилпропанон; в) 2-метилбутаналь; г) бензальдегид; д) ацетон; е) циклогексанон.
2. Напишите реакции гидролиза дигалогенпроизводных: а) 1,1-дибром-2-метилбутан; б) 2,2-дихлор-3метилпентан.
3. Напишите реакцию гидратации следующих ацетиленовых углеводородов: а) пропина; б) ацетилена;
в) 3-метилбутина-1.
4. Какие карбонильные соединения образуются при
окислении следующих спиртов: а) пропанола-1; б) бутанола-2; в) 2,2-диметилпенталопа-1?
5. Напишите реакции серебряного имедного зеркала
для масляного альдегида.
6. Напишите уравнения реакции 2-метилпропаналя
с: а) Н2; б) Н2О; в) НСN; г) РСl5.
54
7. Напишите уравнение альдольно-кротоновой кон-
денсации для: а) пропаналя; б) 2-метилбутаналя.
8. Получите из толуола бензальдегид инапишите для
него реакции с: а) НСN; б) РСl5; в) СН3ОН; г) NH2ОН.
9. Напишите структурную формулу акролеина. С помощью каких реакций можно доказать наличие вмолекуле двойных связей?
10. Напишите реакцию окисления бутанона.
11. Напишите схемы следующих превращений:
а)
NаОН(в) [О] С
2Н5
ОН
2-хлорбутан А В С;
б)
НОН Н
СН3ОН
2
3-метилбутин-1 А В С;
в)
2NaOH(в) РСl
5
Сl
2
1,1-дихлорпропан А В С;
г)
НBr NaOH(в) [О] NH
–NH
2
2
бутен-1 А В С D.
Тема 7. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Карбоновые кислоты – это производные углеводородов, содержащие одну или несколько карбоксильных
групп –COOH.
Число карбоксильных групп определяет основность
кислот (одноосновные, двухосновные ит. д.). Одноосновные карбоновые кислоты содержат одну карбоксильную
группу R–COOH.
По характеру углеводородного радикала они делятся на предельные, непредельные, ароматические. Предельные одноосновные кислоты имеют общую формулу
CnH
2n+1
COOH.
Основные представители:
H–COOH– муравьиная кислота, H3C–COOH– уксусная,
CH3–CH2 –COOH – пропионовая, CH3–CH2 –CH2 –COOH –
55
масляная, CH3–CH2 –CH2 –CH2 –COOH – валериановая,
C15H31COOH – пальмитиновая, C17H35COOH – стеарино-
вая и др.
Способы получения карбоновых кислот:
1. Окисление спиртов, альдегидов, кетонов.
2. Гидролиз нитрилов:
R– C ≡ N + 2Н2О → R– C = ОН + NН
|
ОН
3. Гидролиз тригалогенпроизводных, атомы галоге-
нов находятся при одном атоме углерода.
Химические свойства карбоновых кислот определяются
свойствами карбоксильной группы исвязанного сней
углеводородного радикала.
Все карбоновые кислоты обладают кислотными свойствами: окрашивают синий лакмус вкрасный цвет; соснованиями, основными оксидами, металлами, стоящими
вряду активности до водорода, образуют соли. Кислотные
свойства объясняются тем, что под влиянием карбонильной группы C=O вкарбоксиле увеличивается подвижность
атома водорода (связь O–H поляризуется), он способен
отщепляться ввиде протона:
δ
–
О
O
|| ||
δ
+
R
– C– OН → R– C– О– + H
+
Карбоновые кислоты– слабые электролиты.
Для карбоновых кислот характерны следующие группы реакций:
1. Реакции, обусловленные подвижностью атома во-
дорода вкарбоксиле:
CH3CООН + NaOH → CH3CООNa + H2O;
уксусная соль
кислота ацетат натрия
3
56
2СH3COOH + Mg → (CH3COO)2Mg + H
2
2. Реакция замещения гидроксила вкарбоксиле, образование функциональных производных: сложных эфиров, ангидридов, галогенангидридов кислот, амидов:
а) при взаимодействии со спиртами (вприсутствии
концентрированной H2SO4) образуются сложные эфиры.
Образование сложных эфиров при взаимодействии кислоты испирта вприсутствии минеральных кислот называется реакцией этерификации (aether слатинского
«эфир»):
О
Н
CH3 –CООН + C2H5OH → CH3 –C– O– C2H
сложный эфир
этилацетат
2SO4
, t° ||
+ H2O
5
б) при воздействии водоотнимающих реагентов врезультате межмолекулярной дегидратации образуются ангидриды:
О О О О
|| || P
2O5
|| ||
CH3– С– OH + HO– С–СH3 → CH3– С– O– С–СH3 + H2O
ангидрид уксусной кислоты
в) при обработке карбоновых кислот пятихлористым
фосфором получают хлорангидриды кислот:
О О
|| ||
CH3– С– OH + PCl5 → CH3– С – Сl + POCl3 + HCl
хлорангидрид уксусной
кислоты
г) при взаимодействии кислот саммиаком инагревании образовавшейся аммонийной соли образуются
амиды:
57
уксусная
кислота
ацетат
аммония
ацетамид
Вместо карбоновых кислот для получения амидов
чаще используют их галогенангидриды:
хлорангидрид
уксусной
кислоты
ацетамид
3. Реакции углеводородного радикала, при действии
галогенов образуются α-галогензамещённые кислоты:
CH
– COOH + Cl
3
|
→ CH
2
– COOH + HCl
2
Cl
хлоруксусная кислота
Непредельные одноосновные кислоты отличаются от
предельных тем, что вуглеводородном радикале имеют
одну или несколько кратных связей.
Представители: CH
C17H
– CООН– олеиновая кислота, C17H
33
левая, C17H
– CООН– линоленовая идр.
29
= CH– COOH– акриловая кислота,
2
– CООН– лино-
31
Химические свойства непредельных кислот обусловливаются свойствами карбоксильной группы исвойствами
углеводородного радикала. Они вступают во все реакции
присоединения, свойственные непредельным углеводородам: галогенирования, гидрирования, гидрогалогенирования, гидратации, атакже вреакции полимеризации.
Непредельные кислоты иих эфиры используются для
получения полимеров (полиакрилата, полиметилметакрилата идр.).
Двухосновные кислоты содержат всвоем составе две
карбоксильные группы.
58
Представители: HOOC–COOH– щавелевая, HOOC–
CH2–COOH– малоновая кислота идр.
Им соответствуют все свойства карбоновых кислот,
реакции протекают последовательно по обеим карбоксильным группам.
HOOC–COOH + NaOH → HOOC–COONa + H2O
щавелевая кислота кислая соль
гидрооксалат натрия
HOOC–COOH + 2NaOH → NaOOC–COONa + H2O
средняя соль
оксалат натрия
Ароматические кислоты– производные ароматических углеводородов, укоторых карбоксильная группа –COOH либо непосредственно связана сбензольным
ядром, либо через группу атомов. Ароматические кислоты могут быть одноосновными имногоосновными (фталевые кислоты):
С6Н5– CH2–COOH– фенилуксусная кислота.
Ароматические кислоты более сильные по сравнению
салифатическими (влияние бензольного кольца).
Для ароматических кислот характерны реакции:
а) с участием карбоксильной группы (образование
солей, сложных эфиров, галогенангидридов, амидов, ангидридов):
С6Н5–COOH + NaOH → С6Н5–COONa + H2O,
бензоат натрия
59
С6Н5СООН + НО–СН
метилбензоат
→ С
3
–СОO–СН
6Н5
+ Н2О
3
б) замещения в бензольном кольце (нитрования,
сульфи рования, галогенирования). При этом образуются
мета- замещенные производные, так как карбоксильная
группа является заместителем второго рода.
Бензойная кислота используется вмедицине, впроизводстве пищевых продуктов (как консервант), всинтезе
красителей.
! Задачи для самостоятельной работы
1. Приведите способы получения уксусной кислоты.
Напишите схемы реакций взаимодействия уксусной кислоты: а) скарбонатом кальция; б) вторичным пропиловым спиртом; в) аммиаком.
2. Получите масляную кислоту из соответствующего
спирта. Напишите схемы реакций взаимодействия этой
кислоты: а) сгидроксидом калия; б) карбонатом натрия;
в) метанолом.
3. Как можно получить бензойную кислоту из углеводорода? Напишите схемы реакций взаимодействия
этой кислоты: а) сгидроксидом натрия; б) этанолом; в)
серной кислотой (сульфирование). Где вприроде встречается бензойная кислота? Назовите области ее использования.
4. Напишите реакции получения кислот, используя
нитрильный синтез, взяв вкачестве исходного соединения: а) 1-бромпропан; б) 2-хлор-2-метилбутан.
5. Получите янтарную кислоту окислением гликоля
игидролизом динитрилов.
6. Напишите реакции взаимодействия:
а) масляной кислоты саммиаком;
б) малоновой кислоты содной идвумя молекулами
NаОН;
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]