Лабораторная работа № 5. Получение и свойства хлорэтана

Цель: получить хлорэтан и его идентификация.

Формируемые умения:

· собирать прибор для получения газа, монтировать его в штатив

· нагревать стеклянную посуду с жидкими веществами

· получать хлорэтан из этанола

· поджигать выделяющийся газ

· работать с концентрированной серной кислотой

· идентифицировать хлорэтан по цвету пламени

Реактивы и оборудование: смесь этилового спирта и концентрирован­ной серной кислоты в отношении 2:1 (по объему), хлорид натрия; пря­мые газоотводные трубки с оттянутым концом, пробирки.

Методика

В пробирку поместите 2 лопаточки хлорида натрия, прилейте 8—10 капель этанола и 4—5 капель концентрированной серной кислоты. Пробирку закройте пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагрейте на слабом пламени горелки. Подожгите выделяющийся хлороэтан у отверстия газоотводной трубки. Он загорается, образуя колечко зеленого цвета (образование хлороэтана на­чинается не сразу). Напишите уравнения реакции, механизм (S_N2).

Литература для самостоятельной работы

Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 кн./В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Тюкавкина; Под ред. Н.А. Тюкавкиной. - М.: Дрофа, 2002. – Кн. 1: Основной курс. – 620с. (С. 300 – 301)

Лабораторно-практическое занятие № 23. «Спирты и тиолы: строение и свойства» (2ч)

Цель:сформировать знания о строении и реакционной способности спиртов, их тиоаналогов.

Вопросы для обсуждения:

1. Спирты и тиолы, их реакционные центры и свойства.

2. Кислотно-основные свойства спиртов и тиолов.

3. Реакции нуклеофильного замещения у спиртов и тиолов.

4. Окисление спиртов и тиолов. Реакции элиминирования .

Материалы и примеры для самостоятельного изучения

Пример 1. Объясните различное отношение спиртов и тиолов к окислению.

Под окислением в органической химии понимают реакции, в которых происходит удаление из молекулы атомов водорода или образование связей с более электроотрицатель­ными атомами, чем водород. Окисление происходит вследствие переноса электронов от способной окисляться молекулы к реагенту—окислителю.

Этанол и этантиол относятся соответственно к классам спиртов и тиолов.

Отношение спиртов к окислению определяется наличием или отсутствием атома водорода у -углеродного атома. Первичные спирты окисляются в альдегиды, вторичные — в кетоны; третичные спирты, у которых -углеродный атом не связан с атомом водорода, устойчивы к окислению.

В лабораторных условиях для окисления спиртов используют хромовую кислоту Н₂СrО₄ из хромовой смеси (К₂Сг₂О₇ + H₂SO₄). При этом хром(VI) восстанавливается а хром(III).

Образующиеся при окислении первичных спиртов альдегиды очень легко окисляются в кислоты. Для окисления альдегидов используют мягкие окислители — аммиачный раствор оксида серебра, раствор гидроксида меди(II). С помощью этих окис­лителей проводят качественные реакции на альдегидную груп­пу.

Тиолы легко окисляются в дисульфиды, а дисульфиды легко восстанавливаются вновь в тиолы. Например, в мягких условиях этантиол окисляется с образованием диэтилдисульфида.

Различие в способности к окислению спиртов и тиолов объясняется меньшей энергией связи S—Н (330 кДж/моль) по сравнению со связью О—Н (464 кДж/моль). При окислении спиртов вместо прочной О—Н связи расщеплению подверга­ется более слабая связь С—Н (414 кДж/моль), что приводит к образованию иных продуктов окисления.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 23.1.Назовите следующие соединения:

Задача 23.2 .Напишите формулы следующих соединений:

а) спирт листьев (запах листьев и свежей травы) — цис-гексен-3-ол-1;

б) бомбикол (аттрактант самки тутового шелкопряда) — пентадекадиен- 10,12-ол-1;

в) фитол (составная часть хлорофилла) — 3,7,11,15-тетраметилгексадецен-2-ол-1;

г) цитронеллол — 3,7-диметилоктен-6-ол-1;

д) гераниол — транс-3,7-диметилоктадиен-2,6-ол-1;

е) нерол (жидкость с запахом розы, содержащаяся в герани­евом и розовом маслах) — цис-изомер гераниола.

Задача 23.3.Приведите структурные формулы ненасыщенных спиртов и тиолов состава С₄Н₇SН, С₅Н₁₀₍ОН)₂. Назовите их согласно систематической номенклатуре; напишите, если возможно, геометрические изо­меры.

Задача 23.4.Изобразите схему строения молекул метанола и этантиола с помощью атомных орбиталей. Укажите особенности распределения электронной плотности и основные реакционные центры.

Задача 23.5. Нарисуйте схему образования водородной связи между молекулами этанола и воды. Как водородная связь влияет на температуру кипения ве­ществ и их растворимость? Сравните эти свойства для метанола , этанола, этантиола и диэтилового эфира.

Задача 23.6.Как объяснить уменьшение растворимости спиртов нор­мального строения в воде при увеличении их молекулярной мас­сы? Какие фрагменты молекулы спирта обладают гидрофобными свойствами, какие — гидрофильными?

Задача 23.7.Расположите спирты в порядке усиления кислотных свойств:

а) этанол, бутанол-1, пропанол-1;

б) метанол, пропанол-2, пропанол-1, 2-метилпропанол-2. Ответ обоснуйте.

Задача 23.8.Расположите спирты: этанол, пропандиол-1,3, этандиол-1,2, пропантриол-1,2,3 — в порядке усиления кислотных свойств. Объясните взаимное влияние гидроксильных групп.

Задача 23.9.Назовите вещества, образующиеся при взаимодействии:

а) пропанола-1 с натрием;

б) этантиола с магнием (опилки);

в) бутанола-1 с кальцием;

г) глицерина с гидроксидом натрия (2 моль);

д) этиленгликоля с гидроксидом калия (1 моль);

е) глицерина с оксидом кальция (2 моль). Напишите уравнения реакций.

Задача 23.10. Напишите уравнения реакций бромоводорода со следу­ющими спиртами:

а) пропанол-1;

б) пропанол-2;

в) 2-метилпропанол-2.

Для реакций с участием пропанол-1 и 2-метилпропанол-2 объясните механизм процесса

Задача 23.11. Из каких спиртов, действуя на них соответствующим галогеноводородом, можно получить:

а) 2-метил-3-хлоробутан;

б) 2-иодо-2-метилпропан;

в) 1-бромо-2-метилпропан?

Напишите уравнения реакций; укажите механизм, по которо­му они протекают, их молекулярность.

Задача 23.12. Напишите уравнения реакций дегидратации и этерификации с молекулой уксусной кислоты следующих спиртов:

а) пропанол-2;

б) бутанол-2;

в) 2-метилбутанол-2;

г) 2,3-диметилпентанол-2.

Какие из спиртов легче подвергаются дегидратации?

Задача 23.13. Какие вещества образуются при окислении:

а) бутанол-1;

б) пропанол-2;

в) 2-метилбутанола-1;

г) 2,4-диметилпентанола-3?

Задача 23.14. Напишите уравнения возможных реакций бутанол-2 и этиленгликоля со следующими реагентами:

а) Nа(мет.);

б) РС1₅;

в) гидроксид меди (II);

г) KMnO₄ + H₂SO₄.

Задача 23.15. Напишите схемы следующих превращений:

Литература для самостоятельной работы

Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 кн./В.Л. Белобородов, С.Э. Зурабян, А.П. Тюкавкина; Под ред. Н.А. Тюкавкиной. - М.: Дрофа, 2002. – Кн. 1: Основной курс. – 620с. (С. 340 – 363; 408- 418)