Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия»




НазваниеУчебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия»
страница4/10
Дата публикации15.10.2014
Размер1.51 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
5-bal.ru > Химия > Учебно-методический комплекс
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Получение альдегидов.

Общие методы получения:

1. Окисление первичных спиртов:

- каталитическое:



- под действием окислителей (К2Сr2O7 или КМnO4 в кислой среде):



2. Каталитическое дегидрирование первичных спиртов:



Этот способ получения объясняет суть названия «альдегид» (от лат. alcohol dehydrogenatus спирт, от которого «отняли» водород).

3. Гидролиз дигалогеналканов, содержащих два атома галогена у первого углеродного атома:



Специфические методы получения:

- каталитическое окисление метана:



- реакция Кучерова:


- каталитическое окисление этилена:



Аналогично могут быть получены и другие альдегиды при окислении гомологов этилена, например:



3.1.3 Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты – это производные УВ, содержащие в молекуле одну или несколько карбоксильных групп –COOH. Карбоксильная группа (карбоксил) – сложная функциональная группа, состоящая из карбонильной и гидроксильной групп:



Количество карбоксильных групп определяет основность кислоты.

Характеристики карбоновых кислот: 1) общая формула СnН2nO2; 2) карбоксильный атом углерода находятся в sp2-гибридизации; 3) связь С=О сильно поляризована, свойства гидроксильной и карбонильной групп в карбоновых кислотах отличаются от свойств соответствующих групп в спиртах и альдегидах; 4) диссоциируют с образованием Н+; 5) не характерны реакции присоединения по связи С=О.

Гомологический ряд предельных карбоновых кислот: НСООН – метановая (муравьиная) кислота, СН3СООН – этановая (уксусная) кислота, СН3(СН2)2СООН – бутановая (масляная) кислота и т.д.

Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) межклассовая (изомерны сложным эфирам); 3) оптическая.

Физические свойства. При обычных условиях С1...С9 – жидкости, с С10 ...– твердые вещества. В твердом и жидком состояниях молекулы насыщенных монокарбоновых кислот димеризуются в результате образования между ними водородных связей:



Водородная связь в кислотах сильнее, чем в спиртах. В водных растворах кислоты образуют линейные димеры.

Химические свойства.



I. Кислотные свойства.

1. Диссоциация. В водных растворах монокарбоновые кислоты диссоциируют с образованием карбоксилат-ионов. Карбоксилат-ион построен симметрично, отрицательный заряд делокализован между атомами кислорода карбоксильной группы:



Карбоновые кислоты – слабые кислоты. В гомологическом ряду кислот их сила уменьшается с ростом числа атомов углерода в молекуле:

2. Взаимодействие с активными металлами, основными оксидами, щелочами (р. нейтрализации), аммиаком, солями более слабых кислот.

2НСООН + Са → (HCOO)2Са + Н2↑;

формиат кальция

СН3СН2СООН + NaОН → СН3СН2СООNa + Н2О;

пропионат натрия

СН3СООН + NH3 → CH3COONH4

ацетат аммония

СН3СН2СН2СООН + КHCО3 → CH3CH2CH2COOК + CО2↑ + H2О

бутират калия

II. Реакции замещения (SN) ОН-группы.

1. Взаимодействие со спиртами (см. свойства спиртов).

2. Взаимодействие с аммиаком с образованием амидов кислот.



ацетамид

3. Взаимодействие с галогенидами фосфора (РС15, РСl5) или тионилхлоридом SOCl2 с образованием галогенангидридов.



ацетилхлорид



формилхлорид

4. Межмолекулярная дегидратация карбоновых кислот:



уксусный ангидрид (ангидрид уксусной кислоты)

Смешанные ангидриды карбоновых кислот можно получить при взаимодействии хлорангидрида одной кислоты и соли другой кислоты.

III. Реакции замещения у α-углеродного атома. Атомы водорода у α-углеродного атома более подвижны, чем другие атомы водорода в радикале кислоты, и могут замещаться на атомы галогена с образованием α-галогенкарбоновых кислот:



Особенности строения и свойств муравьиной кислоты

Муравьиная (метановая) кислота НСООН по своему строению и свойствам отличается от остальных предельных монокарбоновых кислот.

Муравьиная кислота проявляет общие свойства кислот, так как имеет функциональную карбоксильную группу. От остальных карбоновых кислот муравьиная кислота отличается тем, что карбоксильная группа в ней связана не с углеводородным радикалом, а с атомом водорода. Поэтому муравьиную кислоту можно рассматривать и как кислоту, и как альдегид:



Муравьиная кислота вступает и в реакции, характерные как для альдегидов. Она легко окисляется до угольной кислоты:

HCOOH + [O] → HOCOOH →CO2 + H2O

В качестве окислителей можно использовать аммиачный раствор оксида серебра (I) Ag2O и гидроксид меди (II) Cu(OH)2. Таким образом, для муравьиной кислоты характерны качественные реакции на альдегиды (реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II)

Специфическое свойство муравьиной кислоты – способность разлагаться на оксид углерода (II) и воду под действием H2SO4(конц):



Получение карбоновых кислот.

1. Общие способы получения:

- окисление первичных спиртов и альдегидов под действием различных окислителей:



- окисление алканов кислородом воздуха (в присутствии Мn2+ или при нагревании под давлением). Обычно образуется смесь кислот. При окислении бутана единственным продуктом является уксусная кислота:



- омыление сложных эфиров (т.е. их щелочной гидролиз):




- гидролиз галогенангидридов кислот:



2.Специфические способы получения кислот:


2HCOONa + H2SO4 → 2HCOOH + Na2SO4

ферменты

СН3–СН2ОН + O2 → СН3СООН + Н2O


3.1.4 Сложные эфиры. Жиры

Сложные эфиры – это производные карбоновых кислот, в которых атом водорода карбоксильной группы замещен на алкильный радикал; или это продукты замещения гидроксильного атома водорода в спиртах на кислотный радикал (ацил).

Номенклатура. Названия сложных эфиров образуются из названий соответствующих кислот или кислотных остатков и названий алкильных радикалов, входящих в состав спиртов:



метиловый эфир муравьиной кислоты амиловый эфир уксусной кислоты

(муравьинометиловый эфир, (уксусноамиловый эфир, амилацетат)

метилформиат)

Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) межклассовая (изомерны карбоновым кислотам); 3) оптическая.

Физические свойства. Простейшие по составу сложные эфиры карбоновых кислот – бесцветные легкокипящие жидкости с фруктовым запахом; высшие сложные эфиры – воскообразные вещества (пчелиный воск), все сложные эфиры в воде растворяются плохо.

Химические свойства.

Гидролиз – важнейшее химическое свойство сложных эфиров:



этилпропионат

Для смещения реакции в сторону образования эфира можно «связать» образующуюся воду водоотнимающим средствам (например, конц. H2SO4). В том случае, когда необходимо провести гидролиз эфира, реакцию иногда проводят в присутствии щелочи, которая позволяет «связать» образующуюся кислоту.

Жиры – это смесь сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот (ВКК).

Общая формула жира:



где R, R2, R3 – углеводородные радикалы (могут быть одинаковые или разные), содержащие от 3 до 25 атомов углерода.

Впервые синтез жиров был осуществлен французским химиком М. Бертло в 1854 г. (реакция Бертло).

Номенклатура. По систематической номенклатуре жиры называют, добавляя окончание -ин к названию кислоты и приставку, показывающую, сколько гидроксильных групп в молекуле глицерина проэтерифицировано.



эфир глицерина и пальмитиновой эфир глицерина и олеиновой кислоты, трипальмитат глицерина, кислоты, триолеат глицерина,

трипальмитин триолеин

Физические свойства. При комнатной температуре жиры (триглицериды) – вязкие жидкости или твердые вещества, легче воды; в воде не растворяются, но растворяются в органических растворителях (бензине, бензоле и др.).

Классификация жиров по агрегатному состоянию, химическому строению и происхождению приведена в таблице 5.

Химические свойства.

I. Гидролиз. В зависимости от условий гидролиз бывает:

1. Водный (без катализатора, при высоких t0 и Р);

Таблица 5 – Классификации жиров

Агрегатное состояние жиров

Различия в химическом строении

Происхождение жиров

Исключения

твердые жиры

содержат остатки насыщенных ВКК

животные жиры

рыбий жир (жидкий)

смешанные жиры

содержат остатки насыщенных и ненасыщенных ВКК

жидкие жиры (масла)

содержат остатки ненасыщенных ВКК

растительные жиры

кокосовое масло (твердое)

2. Кислотный (в присутствии кислоты в качестве катализатора);

3. Ферментативный (происходит в живых организмах);

4. Щелочной (под действием щелочей).



дипальмитостеарин

Образующиеся в результате щелочного гидролиза натриевые и калиевые соли ВКК представляют собой мыла. Натриевые соли являются основным компонентом твердого мыла, калиевые соли – жидкого мыла.

II. Реакция присоединения (для жидких ненасыщенных жиров).

1. Присоединение водорода (гидрирование, гидрогенизация):



триолеин (жидкий жир) тристеарин (твердый жир)

2. Присоединение галогенов. Растительные масла обесцвечивают бромную воду:



9,10-гексабромтристеарин

Реакции окисления и полимеризации (для жидких ненасыщенных жиров). Жиры, содержащие остатки непредельных кислот (высыхающие масла), под действием кислорода воздуха окисляются и полимеризуются.
Получение жиров.

Основным способом синтеза жиров являются реакции этерификации глицерина с высшими карбоновыми кислотами.



3.2 Галогенпроизводные УВ

Галогенпроизводные УВ – производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены атомами галогенов.

Номенклатура: СН3Сl – хлорметан, СНСl3 – трихлорметан (хлороформ), FСН2СН2F – 1,2-дифторэтан, СН3СНСlСН3 – 2-бромпропан и т.д.

Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) положения функциональной группы; 3) оптическая.

Физические свойства галогенпроизводных зависят от природы галогена, от величины и строения радикала. Первые четыре члена фтропроизводных, два хлорпроизводных и бромметан – газы, остальные – жидкости, высшие галогенпроизводные УВ – твердые вещества.

Химические свойства. Галогеналканы – один из наиболее реакционноспособных классов органических соединений. С их помощью вводят в различные органические соединения алкильные радикалы, то есть они являются алкилирующими реагентами. Высокая реакционная способность объясняется наличием сильнополярной связи С-Hal. Склонность галогенпроизводных к реакциям нуклеофильного замещения увеличивается в ряду F < Cl < Br < I.

I. Реакции замещения (SN).

1. Взаимодействие с солями галогеноводородных кислот в спирте или ацетоне. При замещении галогена с большой атомной массой галогеном с меньшей атомной массой следует применять соли серебра:

СН3СН2-Cl + NаI → СН3СН2-I + NaCl

СН3СН2СН2-I + AgCl → СН3СН2СН2-Cl + AgI

2. Гидролиз галогенпроизводных УВ (ведут в присутствии едких щелочей или карбонатов щелочных металлов при нагревании, иногда выше температуры кипения воды):

СН3СН2-Cl + NaOH(водн.) → СН3СН2-OH + NaCl

3. Взаимодействие с алкоголятами простых эфиров:

2Н5Вr + NаОС2Н5 → С2Н5-О-С2Н5 + 2NаВr

диэтиловый эфир

4. Взаимодействие с аммиаком и аминами с образованием соответствующих первичных, вторичных и третичных аминов, а также солей аммониевых оснований.

СН3I + NH3 → (CH3NH3)+ I- → NH4I + CH3NH2

иодистый метиламин

метиламмоний

5. Взаимодействие с солями синильной кислоты:

CH3Cl + NaCN→ CH3CN + NaCl

ацетонитрил

CH3CN + 2H2O → CH3COOH + NH3 (или СН3СООNН4)

6. Взаимодействие с солями органических кислот при нагревании:

С2Н5I + AgO-CO-CH3 → C2H5-O-CO-CH3 + AgI

ацетат серебра этилацетат
7. Взаимодействие с нитритом серебра:
C2H5I + AgNO2 → С2Н5NO2 + AgI

нитроэтан

8. Реакция Вюрца (см. получение алканов).

9. Каталитическое гидрирование галогеналкилов (Ni, Pt, Pb):

СН3СН2Cl + Н2 → СН3СН3 + НCl

II. Реакции отщепления (Е)

Взаимодействие со спиртовым раствором едких щелочей или органических соединений (хинолин, диметиланилин):

СН3СН2СН2Вr + КОН → СН3-СН = СН2 + КВr + Н2О

(спирт. р-р)
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 04. Органическая химия...
Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям)

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 04. Органическая химия...
Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям)

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс Специальность: 100101 Сервис Москва...
Учебно – методический комплекс по дисциплине «Безопасность предприятия в сфере услуг» составлен в соответствии с требованиями Государственного...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс курс по выбору по дисциплине « дв4»
Учебно-методический комплекс по дисциплине " Технические и аудиовизуальные средства обучения"

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине « Б2»
Учебно-методический комплекс (далее умк) по дисциплине «Информатика» разработан в соответствии с требованиями фгос впо к обязательному...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Иностранные языки
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине История железнодорожного
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Внешнеэкономическая деятельность
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине « дв12»
Учебно-методический комплекс по дисциплине " Технические и аудиовизуальные средства обучения"

Учебно-методический комплекс по дисциплине «органическая химия» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине « дв6»
Учебно-методический комплекс по дисциплине " Технические и аудиовизуальные средства обучения"


Учебный материал


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
5-bal.ru