Тема 6. Гидроксисоединения. Оксосоединения.

6.1. СПИРТЫ

При изучении необходимо четко уяснить и запомнить определение, классификацию и номенклатуру спиртов, а также правильно разобраться в изомерии спиртов.

По международной номенклатуре (ИЮПАК) названия спиртов составляют из названий соответствующих углеводородов, прибавляя окончание – ОЛ. После окончания - ОЛ ставят цифру, указывающую положение углеродного атома, при котором находится функциональная группа спиртов – ОН. Нумерация углеродных атомов начинается с того конца, к которому ближе расположена –ОН – группа.

2- метилпентанол- 2

Из способов получения изучите: получение из сложных эфиров, при брожении, из галогенопроизводных, из этиленовых углеводородов гидратацией, из альдегидов и кетонов восстановлением.

Запомните химические свойства, характерные для атома водорода в гидроксиле (образование алкоголятов, простых и сложных эфиров), для гидроксила спирта (образование галогенопроизводного) и для радикала спирта (замещение атома водорода в радикале галогенами). Сравните окисляемость первичных, вторичных и третичных спиртов.

Из отдельных представителей изучите получение и свойства метилового, этилового и бутилового спиртов.

При изучении способности двух- и трехатомных спиртов образовывать гликоляты и глицераты, обратите внимание на химическую природу хелатов.

Вопросы для самопроверки.

1. Что такое спирты? Укажите, какие бывают спирты в зависимости от количества гидроксильных групп.

2. Напишите пять первых представителей гомологического ряда предельных одноатомных спиртов, назовите их и укажите, с какого представителя начинается изомерия.

3. Приведите примеры первичных, вторичных, третичных спиртов и объясните, чем они отличаются друг от друга.

4. Напишите формулы бутанол- 1, бутанол- 2.

5. Напишите уравнения реакций окисления первичного и вторичного спиртов.

6. Написать уравнение реакции образования эфира из пропанол- 2 и бутанол- 1.

7. Напишите уравнения реакции получения алкоголята, гликолята, глицерата.

8. Напишите уравнение реакции взаимодействия уксусной кислоты с этиловым спиртом.

6.2. ФЕНОЛЫ

При изучении одноатомных фенолов запомните получение фенолов в промышленных условиях. Обратите внимание, какие из этих методов применяется в Башкирии.

Изучите химические свойства, характерные для гидроксила фенолов:

- слабокислые свойства,

- образование простых эфиров,

- образование сложных эфиров,

- реакция окрашивания с FeCl₃, а также свойства, характерные для ароматического ряда фенолов; замещение атома водорода в бензольном ядре галогенами, реакция сульфирования, реакция нитрования, реакция ацилирования.

Из отдельных представителей запомните свойства и значение фенола и крезолов.

Изучите строение и свойства двухатомных фенолов и их производных (пирокатехин, резорцин, гидрохинон), трехатомных фенолов (пирогаллол, флюороглюцин).

Вопросы для самопроверки.

1. В чем различие в строении и химических свойствах фенолов и ароматических спиртов?

2. Напишите все изомеры двухатомного фенола и уравнение реакции восстановления хинона в гидрохинон.

3. Напишите все изомеры трехатомного фенола.

4. Какие химические реакции свойственны одноатомным фенолам? Какие производные фенола применяются в сельском хозяйстве?

5. В чем выражается взаимное влияние гидроксила и бензольного ядра в молекуле фенола?

6.3. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ

6.3.1. Альдегиды

Следует при изучении альдегидов выяснить электронное строение двойной связи карбонильной группы. Эта связь сильно поляризована благодаря электроотрицательности кислорода. Наличие сильно поляризованной двойной связи в карбонильных группах альдегидов и кетонов является причиной их высокой реакционной способности.

Из способов получения запомните образование альдегидов при окислении спиртов, из дигалогенопроизводных углеводородов и по реакции Кучерова из ацетиленовых углеводородов.

Благодаря высокой реакционной способности альдегиды способны к реакциям присоединения по месту карбонила:

- гидрирование,

- гидратация,

- образование полуацеталей,

- образование циангидринов,

- образование бисульфитных соединений;

к реакциям полимеризации и альдольной конденсации; к реакциям замещения атома кислорода карбонильной группы (на атомы галогенов, на остаток гидроксиламина, на остаток фенилгидразина); к реакциям окисления (серебряного зеркала, медного зеркала); к реакциям, обусловленным превращениями в радикале альдегидов. Все эти реакции следует изучить. Из отдельных представителей следует знать получение и свойства формальдегида (метаналь), уксусного альдегида (этаналь).

6.3.2. Кетоны

Следует изучить реакции получения кетонов из вторичных спиртов, из дигалогенопроизводных и из кальциевых солей карбоновых кислот.

Благодаря наличию сильно поляризованной двойной связи кетоны обладают рядом характерных для карбонильной группы свойств и способны к реакциям присоединения к карбонилу (гидрирование, образование циангидринов, гидросульфитных соединений); к реакциям замещения кислорода карбонильной группы (галогенами, остатком гидроксиламина и фенилгидразина); к реакциям, обусловленным превращением в радикалах кетонов. Эти реакции следует изучить. Из отдельных представителей следует знать способы получения, свойства и значение ацетона и диацетила.

Вопросы для самоконтроля.

1. Чем отличаются альдегиды и кетоны по своему строению?

2. Предложите схемы получения пропанона из пропанол-1.

3. Напишите уравнения реакций взаимодействия бутаналя со следующими веществами: а) аммиак; б) гидразин; в) бром.

4. Напишите схему превращения бутанола в бутанон.

5. Напишите реакции альдольно-кротоновой конденсации для бутаналя.

Тема 7. Карбоновые кислоты.

7.1. МОНОКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

При изучении этой темы обратите внимание на определение карбоновых кислот как производных углеводородов с функциональной карбоксильной группой

Остаток карбоновой кислоты, получающийся после отнятия гидроксильной группы, носит общее название АЦИЛ. Различают предельные и непредельные карбоновые кислоты.

Изучите эмпирические названия и строение кислот: муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной, валериановой, капроновой, пальмитиновой и стеариновой и т.д., а также нескольких изомеров. Следует знать реакции получения предельных одноосновных кислот из альдегидов, и тригалогенопроизводных углеводородов. Каков механизм диссоциации, если смещение электронной плотности в карбоксильной группе указано стрелками.

Из химических свойств надо знать реакции образования солей (свойство водорода в карбоксильной группе); галогенангидридов (свойства гидроксила карбонильной группы); ангидридов, сложных эфиров, амидов, а также реакцию образования трихлоруксусной кислоты.

Из отдельных представителей следует знать получение, свойства и значение муравьиной, уксусной кислот и уксусного ангидрида, а из высших жирных кислот – пальмитиновой, стеариновой и церотиновой кислот.

При изучении одноосновных ненасыщенных карбоновых кислот обратите внимание, что изомерия у них зависит не только от строения цепи углеродных атомов, но и от положения двойной связи (на примере винилуксусной, метакриловой и кротоновой кислот). Для них характерна и геометрическая (цис-, транс-) изомерия. Следует знать реакции образования акриловой кислоты из аллилового спирта и акролеина, кротоновой – из β -оксимасляной кислоты

Из химических свойств характерными для них являются гидрирование и галогенирование и окисление радикалов кислот. Изучить строение, свойства и значение акриловой, олеиновой, линоленовой кислот.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение одноосновным предельным карбоновым кислотам.

2. Напишите уравнение диссоциации пропионовой кислоты.

3. Напишите уравнения реакций образования: а) ацетата натрия; б) хлорангидрида уксусной кислоты; в) амида уксусной кислоты.

4. Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из пропионовой кислоты и пропанол- 2.

5. Напишите уравнение реакции гидрирования олеиновой кислоты.

6. Напишите уравнение реакции образования сложного эфира из акриловой кислоты и пропанол- 2.

7. Напишите уравнение реакции взаимодействия глицерина с тремя молекулами олеиновой кислоты.

7.2. ДИКАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

При изучении этого раздела обратите внимание на эмпирические названия и строение двухосновных предельных карбоновых кислот: щавелевой, малоновой, янтарной, глутаровой и адипиновой. Следует знать, что дикарбоновые кислоты можно получить:

- окислением двухатомных спиртов (гликолей) с первичными спиртовыми гидроксилами;

- омылением нитрилов или цианидов.

Из характерных реакций следует знать декарбоксилирование (выделение из карбоксила СО₂) и образование из дикарбоновых кислот внутренних циклических ангидридов. Следует знать строение, свойства и значение щавелевой, малоновой, янтарной и адипиновой кислот.

При изучении двухосновных ненасыщенных карбоновых кислот обратите внимание на способы получения, строение, свойства и значение двух геометрических (цис-, транс-) изомеров этилендикарбоновой кислоты: фумаровой, малеиновой.

Вопросы для самопроверки

1. Напишите уравнение реакции образования ангидрида янтарной кислоты.

2. Напишите уравнения реакций образования кислого и среднего эфира янтарной кислоты и этанола.

3. Напишите уравнение реакции образования малеинового ангидрида.

4. Напишите уравнения реакций образования кислого и среднего эфира фумаровой кислоты и этанола.

7.3. ПРОИЗВОДНЫЕ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ:

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ, ЖИРЫ И МЫЛА

Сложные эфиры – производные кислот, у которых атом водорода в карбоксиле замещен радикалом, по способу получения их часто рассматривают как ангидриды кислот и спирта. Сложные эфиры могут быть образованы органическими и неорганическими кислотами. Изучите реакцию этерификации уксусной кислоты с образованием уксусноэтилового эфира (этилацетата), а также получение сложного эфира из хлорангидридов кислот и спиртов. Из характерных для сложных эфиров химических свойств изучите реакцию омыления (гидролиза). Следует знать, строение, свойства и значение диметилсульфата (алкилирующее средство), тринитрата глицерина, аллилилнитрита, этилацетата и спермацета.

Жиры (триглицериды) – сложные эфиры, образованные трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами.

Обратите внимание на наиболее часто встречающиеся в составе жиров высшие жирные кислоты: предельные кислоты – пальмитиновая и стеариновая, лауриновая и миристиновая; непредельные кислоты – олеиновая и линолевая и линоленовая. Из критериев физических свойств жиров запомните, что такое температура плавления и от чего она зависит, а также йодное число, являющееся показателем ненасыщенности триглицерида. Из химических свойств изучите реакции омыления едкими щелочами и в присутствии контакта Петрова; гидрогенизацию жиров, а также химизм прогоркания жиров. Применение жиров в технике, медицине и ветеринарии.

Мыла – соли высших жирных кислот. В медицине и ветеринарии часто применяется жидкое (калиевое) мыло, называемое медицинским мылом. Важнейшим этапом производства мыла является омыление (гидролиз) жиров едкими щелочами. Изучите реакцию омыления трипальмитина с образованием глицерина и мыла – натриевой соли пальмитиновой кислоты. Что такое свинцовые мыла? Механизм моющего действия мыла.

Вопросы для самопроверки

1. Какие соединения называются: жирами, восками, мылами?

2. Напишите уравнение реакции образования триолеина.

3. Что называется омылением? Мылом?

4. Какие соединения называются амидами и как они получаются?

5. Напишите уравнение реакции получения мочевины различными способами.

Тема 8. Оксикислоты.

Оксикислоты являются соединениями со смешанными функциями, т.к. содержат различные функциональные группы: карбоксильную (кислотную) и гидроксильную (спиртовую). Их классифицируют с учетом числа карбоксильных и гидрокарбоксильных групп. Следует изучить прежде всего эмпирические названия оксикислот. У оксикислот возможны три вида изомерии:

- изомерия цепи углеродных атомов (структурная);

- изомерия положения спиртовой группы;

- пространственная изомерия (оптическая).

При изучении одноосновных оксикислот следует обратить внимание на получение их при реакциях:

- неполного окисления гликолей;

- замены галогена на гидроксил в молекуле галогензамещенных кислот;

- омыление оксинитрилов.

Для оксикислот характерны химические свойства, обусловленные карбоксильной группой (образование солей и сложных эфиров); спиртовым гидроксилом (окисление, образование простых и сложных эфиров). Следует изучить и химические свойства характерные только для оксикислот; расщепление оксикислот на альдегиды (или кетоны) и муравьиную кислоту; реакции, протекающие с отщеплением Н₂О. При изучении физических свойств вспомните, что такое поляризованный свет и каковы его свойства; каков принцип работы прибора, предназначенного для измерения оптической активности; почему такие кислоты, как молочная, обладают оптической активностью и что такое асимметрический углеродный атом? Для мысленного представления пространственной изомерии запомните (тетраэдрические) модели асимметрических молекул молочной кислоты. По каким причинам различают: L(-) –молочная кислота и D(+)- молочная кислота (мясомолочная)? Что такое оптические антиподы и рацемические соединения? Изучите три способа разделения (Л. Пастер) рацематов. Из отдельных представителей надо изучить строение, свойства и значение гликолевой, молочной и β -оксимасляной кислот.

Из двухосновных оксикислот следует знать яблочную, проекционные формулы оптически активных форм, а также строение и свойства виннокаменных кислот, их оптически активных D- и L- изомеров, мезовинной и виноградной кислот.

Из трехосновных оксикислот изучите строение и свойства, а также значение лимонной кислоты.

Чаще пользуются эмпирическими названиями оксокислот. Эти кислоты широко распространены в природе. Их можно получить синтетически при окислении оксикислот. Изучите реакции образования глиокисловой и пировиноградной кислот. Из отдельных представителей изучите строение, свойства и значение глиоксиловой, пировиноградной, ацетоуксусной и α - кетоглутаровой кислот.

Вопросы для самопроверки

1. Какие соединения называются оксикислотами? Как они классифицируются?

2. Напишите формулы всех изомеров оксимасляной кислоты.

3. Напишите уравнения реакций с молочной кислотой, характерные для спиртовой группы.

4. Напишите уравнения реакций с гликолевой кислотой, характерные для карбонильной группы.

5. Напишите формулы всех изомеров оксибензойной кислоты.

6. Напишите уравнения реакций образования сложного эфира из салициловой кислоты и этанола.

7. Напишите уравнения реакций с пировиноградной кислотой, характерные для карбоксильной группы.

8. Напишите уравнения реакций с глиоксиловой кислотой по альдегидной группе.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒