органика

5.Напишите уравнения следующих реакций: а) 1-пропанол и тионилхлорид при нагревании; б) втор-бутилбромид и фторид калия; в) 2-хлорпропан и иодид натрия; г) пара-нитротолуол и хлор

на свету; д) толуол и бром в присутствии трибромида алюминия; е) 1-бутен и хлор при 400О С; ж) 1,3-пентадиен и хлороводород.

6.Следующие реакции происходят по механизму SN1; обратите внимание на строение субстрата и растворитель и изобразите эти механизмы: а) трет-бутилхлорид и водный раствор едкого кали; б) аллилбромид и вода; в) бензилхлорид и ацетат натрия в воде; г) (R)-3-хлор-3-метилгептан и водный раствор гидросульфида натрия.

7.Следующие реакции протекают по механизму SN2; обратите внимание на строение субстрата и растворитель и изобразите эти механизмы: а) 1-хлорбутан и нитрит натрия в диметилформамиде; б) бензилхлорид и иодид натрия в ацетоне; в) (S)-2- хлоргексан и цианид натрия в диметилсульфоксиде; г) метилиодид и трет-бутилат натрия в трет-бутиловом спирте.

8.Предположите, по какому механизму осуществляются следующие взаимодействия, и изобразите эти механизмы: а) трет- бутилбромид и водный раствор гидроксида натрия; б) 3-хлор-2- метил-1-пропен и водный раствор ацетата натрия; в) (S)-3-бром- 3-метилгексан и водный раствор едкого натра; г) 1-хлорпропан и иодид натрия в ацетоне; д) (R)-2-хлорпентан и нитрит натрия в диметилформамиде; е) метилиодид и ацетиленид натрия в диметилсульфоксиде; ж) 2,4-динитрохлорбензол и этилат натрия.

9.Напишите уравнения следующих реакций: а) 2-метил-3- хлоргексан и гидроксид калия при нагревании; б) метилбромид и магний; в) (S)-2-хлорбутан и цианид калия; г) бромбензол и литий; д) 1-бутен и бром; е) изопропилбромид и натрий; ж) бензилхлорид и алюмогидрид лития.

24

www.mitht.ru/e-library

СПИРТЫ

Спирты являются производными углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода при sp3-гибридных атомах углерода замещены гидроксильной группой. В соответствии с количеством гидроксильных групп различают одноатомные спирты общей формулы R-ОН, где R – углеводородный остаток, и многоатомные спирты, или полиолы (диолы, триолы и т.д.).

В зависимости от того, с каким атомом углерода связана гидроксильная группа, одноатомные спирты подразделяют на первич-

ные, вторичные и третичные, например:

1. Способы получения

1.1. Гидратация алкенов

Присоединение воды к алкенам с образованием спиртов является электрофильной реакцией, катализируемой кислотой. Региоселективность реакции, определяемая правилом Марковникова, обусловлена, как и при гидрогалогенировании алкенов, преимущественным протеканием реакции через наиболее устойчивый карбокатион. Так, гидратация 2-метилпропена в присутствии серной кислоты как катализатора приводит к образованию трет-бутилового спирта, поскольку из двух образующихся при протонировании этого алкена карбокатионов более устойчивым является третичный (трет-бутил-катион):

www.mitht.ru/e-library

Гидратацию алкенов можно осуществить и присоединением серной кислоты с последующим гидролизом образующегося продукта присоединения – алкилсульфата, например:

изопропилсульфат

Так как присоединение серной кислоты к алкенам происходит тоже в процессе электрофильной реакции, то общий результат гидратации и в этом случае – гидратация по правилу Марковникова.

1.2. Гидролиз галогенопроизводных

Алкилгалогениды при гидролизе превращаются в соответствующие спирты. Гидролиз представляет собой нуклеофильное замещение и может быть осуществлен как при непосредственном взаимодействии с водой, так и при взаимодействии с водным раствором щелочи, например:

В зависимости от строения алкилгалогенида и условий реакции гидролиз может происходить либо по механизму SN1, либо по механизму SN2.

1.3. Восстановление карбонильных соединений

Спирты могут быть получены восстановлением альдегидов и кетонов, причем из альдегидов образуются первичные спирты, а из кетонов – вторичные. Восстановление осуществляют либо водородом на катализаторе, либо комплексными гидридами, такими как алюмогидрид лития (LiAlH4) или боргидрид натрия (NaBH4). Кроме того, алюмогидрид лития может восстановить до первичных спир-

26

www.mitht.ru/e-library

тов карбоновые кислоты и сложные эфиры. Следующие примеры иллюстрируют восстановление карбонильных соединений до спиртов:

CH3CCH3 NaBH4 CH3CHCH3

O OH

O LiAlH4

OCH3

1.4. Получение спиртов реакцией Гриньяра

Реактивы Гриньяра присоединяются к карбонильным соединениям – альдегидам и кетонам с образованием алкоголятов, которые при гидролизе превращаются в спирты:

Первичные спирты получают взаимодействием реактива Гриньяра с формальдегидом, например, изобутиловый спирт образуется при реакции формальдегида с изопропилмагнийбромидом и последующем гидролизе в соответствии с уравнением:

Вторичные спирты получают из альдегидов, например:

27

www.mitht.ru/e-library

подвергают щелочному гидролизу, при котором происходит и раскрытие водой трехчленного оксиранового цикла.

2. Химические свойства

Все реакции, характерные для спиртов, можно формально разделить на реакции, протекающие с разрывом связи О-Н, и реакции, в которых происходит разрыв связи С-О. В первом случае, т.е. при разрыве связи О-Н молекула спирта проявляет нуклеофильные или кислотные свойства, во втором случае – электрофильные или основные свойства.

2.1. Кислотно-основные свойства

Подобно воде, спирты являются амфотерными соединениями. Они проявляют кислотные свойства, реагируя как О-Н-кислоты с достаточно сильными основаниями.

R OH + B R O + H B

алкоксид-анион

По кислотным свойствам спирты немного уступают воде (рКа 16-18), поскольку их сопряженные основания – алкоксид-анионы – менее устойчивы в растворе, чем гидроксид-анион, из-за меньшей сольватации. При этом кислотные свойства спиртов уменьшаются в ряду метанол – первичные спирты – вторичные спирты – третичные спирты по этой же причине: более объемные третичные алкоксиданионы менее сольватированы, чем вторичные или, тем более, первичные. Введение электроноакцепторных заместителей в молекулу спирта приводит к усилению кислотных свойств, т.к. такие за-

30

www.mitht.ru/e-library