18 Багатоатомні спирти. Етиленгліколь і гліцерин

Багатоатомними називаються спирти, у молекулах яких два або більше атомів Гідрогену заміщені на гідроксигрупи.

Будова

Якщо в молекулі спирту містяться три гідроксигрупи, він належить до триатомних спиртів. У назві такого багатоатомного спирту присутній суфікс -тріол.

Загальна формула триатомних спиртів . Наприклад, формула пропантріолу-1,2,3 (гліцерину):

Ізомерія спиртів зумовлена будовою карбонового скелета й положенням функціональної групи.

При складанні назви ізомеру нумерація атомів Карбону починається з того кінця карбон-карбонового ланцюга, до якого ближча функціональна група. Номер атома Карбону, при якому знаходиться гідроксигрупа, указується в кінці назви спирту. Положення вуглеводневого радикала вказується на початку назви. Наприклад:

4-метилпентанол-2 (але не 2-метилпентанол-4)

Номенклатура

Фізичні властивості гліцерину.

Безбарвна, в’язка, гігроскопічна рідина, солодка на смак. Змішується з водою в будь-яких співвідношеннях. Температура плавлення — , кипіння —

Хімічні властивості багатоатомних спиртів (на прикладі гліцерину).

1) Горіння:

Утворюються вуглекислий газ і вода (за достатньої кількості кисню).

2) Взаємодія з активними металами (може відбуватися ступінчасто):

3) Взаємодія з галогеноводнями (може відбуватися ступінчасто):

4)Нітрування (нітруюча суміш — суміш концентрованих нітратної і сульфатної кислот)

Нітрогліцерин — вибухова речовина, вибухає від легкого струсу і нагрівання. Із нітрогліцерину виробляють динаміт.

5) Взаємодія з купрум(ІІ) гідроксидом(якісна реакція на багатоатомні спирти):

Купрум(ІІ) гліцерат, що утворюється, — розчин синього кольору.

Застосування гліцерину. Гліцерин застосовується для добування нітрогліцерину (вибухова речовина), антифризів, у шкіряному виробництві для пом’якшення шкір, у медицині. 

Етиленгліколь і гліцерин – солодкуваті безбарвні сироподібні рідини. Вони добре розчиняються у воді і в етанолі.

Етиленгліколь – дуже отруйна речовина!

19 Феноли

Феноли – це органічні сполуки, у молекулах яких гідроксильні групи безпосередньо зв’язані з бензольним ядром.

Найпростішим представником фенолів є гідроксибензол, або фенол. Молекулярна формула фенолу C6H5OH.

Електронна будова

Феноли являють собою полярні сполуки (диполі). Бензольне кільце є негативним кінцем диполя, група - OH - позитивним. Дипольний момент направлений в сторону бензольного кільця. Фенол є слабкою кислотою. В цьому полягає головна відмінність фенолів від спиртів, які є неелектролітами.

Ізомерія

Можливі 2 типу ізомерії :

ізомерія положення заступників в бензольному кільці;

ізомерія бічного ланцюга (будови алкильного радикала і числа радикалів).

Номенклатура

За наявності декількох заступників початок нумерації визначає гідроксильна група і ці з’єднання розглядаються як похідні фенолу. Багато фенолів мають тривіальні назви (вказані в дужках), які зберігаються і в систематичній номенклатурі:

Застосування

• виробництво полімерних матеріалів

• виробництво барвників

• виробництво лікарських препаратів

• виготовлення парфумів і косметичних засобів

Охорона навколишнього середовища від промислових відходів, що містять фенол

Фенол – сильний антисептик, використовується як дезинфікуюча речовина в медицині. Особливо багато його витрачають для виробництва пластмас – фенопластів, а також барвників, лікарських речовин, фотографічних проявників.

Але треба зважати на те, що фенол вбиває не лише шкідливі мікроорганізми. Потрапляючи в довкілля, він згубно діє на флору і фауну. Тому виробництво і промислове використання фенолу тісно пов’язане з питаннями екології, з охороною природи від промислових відходів, що містять фенол. З цією метою застосовують різні методи: гази, що містять фенол, піддають каталітичному окисненню, видаляють фенол розчинниками тощо. Ведеться постійна робота з удосконалення цих методів. Так, великого значення набуває біохімічний метод, який забезпечує глибоке очищення стічних вод від фенолу. Перспективним є також обробка їх озоном. Запровадження таких методів очищення дає можливість перейти до замкнутих безвідхідних технологій з багаторазовим використанням промислових вод.

20 Фізичні та хімічні властиивості фенолів. Добування

Фізичні властивості

Фенол – безбарвна кристалічна речовина з характерним запахом. Під час зберігання він поступово окиснюється киснем повітря і набуває рожевого забарвлення. Фенол плавиться за температури 43 °С. Добре розчиняється в гарячій воді.

Фенол отруйний, при потраплянні на шкіру викликає опіки. Він всмоктується через шкіру і може викликати отруєння.

Хімічні властивості

1. кислотні властивості фенолів

2. реакції заміщення

• реакція нітрування

• реакції галогенування (Cl, Br)

• реакція сульфування

3.утворення простих ефірів

4. утворення складних ефірів

5. заміщення гідроксогрупи на галоген (протікає значно гірше, ніж у випадку спиртів)

6. відщеплення гідроксогрупи

Взаємний вплив атомів в молекулі фенолів

Феноли являють собою полярні сполуки (диполі). Бензольне кільце є негативним кінцем диполя, група - OH - позитивним. Дипольний момент направлений в сторону бензольного кільця.

Як відомо, гідроксильна група -OH є заступником I роду, тобто вона сприяє підвищенню електронної щільності в бензольному кільці (особливо в орто-і пара-положеннях). Це обумовлено тим, що одна з неподілених пар електронів атома кисню OH-групи вступає в пару з π-системою бензольного кільця. Зсув неподіленої пари електронів атома кисню в бік бензольного кільця призводить до збільшення полярності зв'язку OH. Таким чином, має місце взаємний вплив атомів і атомних груп у молекулі фенолу. Це взаємний вплив відображається у властивостях фенолу. [1]

По-перше, підвищується здатність до заміщення атомів водню в орто-і пара-положеннях бензольного ядра, і в результаті реакцій заміщення зазвичай утворюються тризаміщений похідні фенолу.

По-друге, збільшення полярності зв'язку OH під дією бензольного ядра і поява досить великого позитивного заряду на атомі водню призводить до того, що молекули фенолу дисоціюють у водних розчинах по кислотному типу.

Фенол є слабкою кислотою. В цьому полягає головна відмінність фенолів від спиртів, які є неелектролітами.

Добування

Промислові методи отримання

1. з кам'яновугільної смоли

2.отримання з бензолу і пропену

21 Альдегіди

Альдегідами називаються органічні сполуки, у молекулах яких міститься альдегідна функціональна група: –

Назви альдегідів за міжнародною номенклатурою утворюються від назв відповідних вуглеводнів із додаванням суфікса -аль. Тривіальні назви утворюються від назв кислот, які можуть бути одержані з цих альдегідів.

Загальна формула альдегідів:

Будова

Група атомів називається карбонільною групою, або карбонілом.

Порівняно зі спиртами у складі молекул альдегідів на два атоми Гідрогену менше. Це відбивається у назві «альдегіди», що походить від слів «алкоголь» і «дегідрування», тобто дегідрований алкоголь.

Номенклатура

Систематичні назви альдегідів будують за назвою відповідного вуглеводню і додаванням суфікса-аль. Нумерацію ланцюга починають з карбонільного атома вуглецю. Тривіальні назви виробляють від тривіальних назв тих кислот, в які альдегіди перетворюються при окисленні.

H 2 C = O метан аль мурашиний альдегід (формальдегід)

CH 3 CH = O етан аль оцтовий альдегід (ацетальдегід)

(CH 3) 2 CHCH = O 2-метил-пропан аль ізомасляний альдегід

CH 3 CH = CHCH = O Бутен-2-аль кротоновий альдегід

Ізомерія альдегідів зумовлена зміною в будові карбонового скелета, сполученого з альдегідною групою. Карбон, що входить до альдегідної групи, вважається першим. Наприклад:

Добування

1) Окиснення спиртів із гідроксигрупою біля першого атома Карбону:

2) Окиснення алкенів

3) Метаналь добувається каталітичним окисненням метану (каталізатори — нітроген оксиди):

3. Реакція Кучерова:

Представники гомологічного ряду альдегідів

22 Фізичні і хімічні властивості альдегідів

Фізичні властивості

Формальдегід — безбарвний газ із різким задушливим запахом. Добре розчиняється у воді. Температура кипіння . Водний 40%-й розчин формальдегіду називається формаліном.

Ацетальдегід — безбарвна легколетка рідина з різким запахом, добре розчинна у воді. Температура кипіння .

Хімічні реакції

1) Повне окиснення — горіння:

2) Часткове окиснення — купрум(II) гідроксидом до кислоти (у даному випадку — оцтової):

Це якісна реакція для визначення альдегідів.

4. Окиснення амоніачним розчином аргентум оксиду — «реакція срібного дзеркала»:

Ця реакція також є якісною для визначення альдегідів.

Реакції приєднання проходять за рахунок розриву подвійного зв’язку в альдегідній групі.

5. Приєднання водню (відновлення альдегідів до спиртів):

23 Кетони

Кетони – органічні речовини, які містять карбонільну (кето-) групу , зв’язану з двома вуглеводневими радикалами.

Будова

Карбонільна група >С = О присутня в молекулах альдегідів, що зумовлює схожість хімічних властивостей альдегідів і кетонів. Проте схожість не є повною, оскільки в молекулах альдегідів один із зв’язків карбонільною групою витрачається на з’єднання з воднем, а в молекулах кетону обидва зв’язки йдуть на з’єднання з вуглеводневими радикалами. Це позначається, зокрема, на тому, що кетони окиснюються значно важче, ніж альдегіди, і не є такими енергійними відновниками, як альдегіди.

У практичному плані найбільш важливим з кетонів є диметилкетон, або ацетон.