Содержание этапов занятия

1-й этап.Преподаватель проверяет выполнение домашнего задания в рабочих тетрадях, отвечает на вопросы студентов. Оценка проделанной работы по пятибалльной системе.

2-й этап.Студент письменно отвечает на билет тест-контроля, сдает работу преподавателю; ответ проверяется на занятии и оценивается в баллах.

3-й этап.При ответе теоретического материала студенты у доски разбирают:

– особенности электронного строения гидроксильной и тиоловой групп и их химическое поведение;

– сравнение кислотности одноатомных спиртов с различными заместителями в радикале, одноатомных и многоатомных спиртов, одноатомных спиртов и фенолов, одноатомных спиртов и тиолов;

– образование «хелатов», как доказательство повышенных кислотных свойств у многоатомных спиртов и фенолов;

– реакция этерификации и гидролиз;

– реакции окисления спиртов, фенолов и тиолов;

– реакции замещения «ОН» группы на галоген (S_N– реакции).

4-й этап.Студенты по 2 человека выполняют лабораторные работы по теме по практикуму, выдаваемому на занятии.

5-й этап.Студенты оформляют лабораторные работы в виде таблицы, данной в рабочей тетради.

6-й этап.Студент сдает оформленный протокол и объясняет полученные данные. Преподаватель оценивает приобретенные практические навыки.

Кислотность и основность органических соединений

Реакционная способность органических соединений тесно связана с понятиями “кислотность“ и “основность“. Для оценки кислотности и основности органических соединений наибольшее значение имеют две теории – теория Бренстеда (протолитическая ) и теория Льюиса.

Согласно определению Бренстеда, кислоты – это нейтральные молекулы или ионы, способные отдавать протон (доноры протонов); основания по Бренстеду – нейтральные молекулы или ионы, способные присоединять протон (акцепторы протонов). Кислота Льюиса – это акцептор электронной пары, основания Льюиса – донор электронной пары.

В принципе большинство органических соединений можно рассматривать как кислоты, поскольку в них содержатся связи С-Н, N-H,O-H,S-H. Сила кислоты определяетсястабильностью аниона, образующегося в результате диссоциации этой кислоты. Чем стабильнее анион, тем сильнее кислота. Стабильность аниона зависит от многих факторов:

а) способности атома, связанного с водородом, удерживать электронную пару после ухода протона (т.е. электроотрицательности);

б) размера этого атома;

в) возможности делокализации (распределения отрицательного заряда по другим атомам);

г) способности растворителя сольватировать анион.

В качестве меры кислотности используют константу равновесия реакции ионизации (Ка):

АНАˉ + Н⁺АˉН⁺

кислота анион про-АН

Кислоты тон

Для удобства часто вместо КаиспользуютрКа=  lg Ка

Кислотность различных классов органических соединений с одинаковыми радикалами увеличивается в следующей последовательности:

R–H2С –H Алканы	R-NH-H Амины	R-O-H Спирты	R-S-H Тиолы	Фенолы	R– СOOH Карбоновые кислоты
рКа 50	рКа 30	рКа 18	рКа 12	pКа 10	рКа 4,7
СН кислоты	NH кислоты	ОН кислоты	SH кислоты	ОН кислоты	ОН кислоты

Причиной самой слабой кислотности С-Н кислот является то, что углерод обладает низкой электроотрицательностью и проявляет слабую способность удерживать отрицательный заряд на анионе. Поэтому образование карбанионов является энергетически невыгодным процессом:

СН₄СН₃ ˉ + Н⁺

карбанион

(метил-анион)

Среди насыщенных соединений заметную кислотность проявляют спирты (О-Н-кислоты), что обусловлено достаточной электроотрицательностью атома кислорода, т.е. способностью удерживать электронную пару в анионе, тем самым, стабилизируя его:

ROH ROˉ + H⁺

спирт алкоксид-

анион

Стабильность аниона R–Oˉ значительно повышается с появлением возможности делокализации отрицательного заряда либо за счет электроотрицательного элемента в радикале, либо по системе сопряженных связей. Так, например, увеличение кислотности нарколана (Br₃C–CH₂-OH) объясняется влиянием –Iэффекта трех атомов брома в радикале (стабилизирующий фактор).

Увеличение кислотности фенолов по сравнению с алифатическими спиртами объясняется стабильностью фенолят-аниона, отрицательный заряд которого делокализуется по ароматическому кольцу вследствие +М эффекта.

Br₃C–CH₂-OH Br₃CCH₂O^ + H⁺

Тиолы проявляют более сильные кислотные свойства по сравнению со спиртами благодаря большему размеру атома серы, в котором отрицательный заряд лучше делокализуется, стабилизируя тиолят-анион.

Карбоновые кислоты в данном ряду – самые сильные кислоты.

Это объясняется образованием стабильного карбоксилат-аниона при диссоциации карбоновых кислот. Карбоксилат-анион стабилизирован за счет делокализации отрицательного заряда по системе сопряжения:

()

Изменение основности будет противоположно изменению кислотности. Чем выше основность, тем ниже кислотность.

Спирты

Производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на ОН-группы, называют спиртами. Общая формула R-O-H.

Классификация:

1) по атомности – по количеству ОН-групп на одно- и многоатомные спирты;

2)по характеру радикала – предельные и непредельные; алифатические и ароматические;

3) по характеру атома углерода, с которым связана ОН-группа, – первичные, вторичные, третичные спирты.