Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения

Производные углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксогруппу, называются спиртами.

В зависимости от числа гидроксогрупп спирты делятся на: а) одноатомные, содержащие одну гидроксогруппу; б) многоатомные, содержащие две, три и более гидроксогрупп.

По правилам современной заместительной номенклатуры названия спиртов производят от названий углеводородов с добавлением окончания -ол и цифры, обозначающей номер углеродного атома, при котором стоит гидроксогруппа, определяющая начало нумерации.

Ниже приведена схема, отражающая химические свойства предельных одноатомных спиртов:

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Горение

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O2 nCO2 + (n + 1)H2O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Окисление O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru + [O] R — C Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru

H

+ Na

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru CnH2n+1ONa + H2

CnH2n+1OH Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru + HГ

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru (H2SO4) CnH2n+1Г + H2O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru + RCOOH Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru t0, (H2SO4) R — C + H2O

OCnH2n+1

Дегидратация (H2SO4 (конц.))

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru - H2O CnH2n + H2O

Отнятие от двух молекул

спирта одной молекулы воды

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru - H2O (CnH2n+1)2O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Альдегидами и кетонами называют производные углеводородов, содержащие функциональную карбонильную группу C = O (карбонил). В альдегидах карбонильная группа связана с атомом водорода и одним радикалом, а в ке Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru тонах — с двумя радикалами. Общие формулы:

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O R — C —R'

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — C ||

H O

альдегид кетон

Изомерия у альдегидов и кетонов обусловлена строением углеводородных радикалов, а у кетонов еще и положением кетонной группы, которая может занимать различные места внутри углеродной цепи.

Альдегиды и кетоны изомерны. Общая формула насыщенных альдегидов и кетонов CnH2nO.

По международной номенклатуре названия альдегидов производят от названий соответствующих углеводородных радикалов, включающих карбонильную группу с прибавлением окончания -аль, а у кетонов — окончания -он.

Альдегиды и кетоны, за счет имеющейся в их составе сильно поляризованной карбонильной группы, очень активны в химических реакциях. При этом альдегиды гораздо больше реакционноспособны, чем кетоны. Для них характерны реакции окисления, присоединения.

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru окисление [ O ] O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru H — C

OH

H2 R — CH2 — OH

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O HCN R — CH — CN

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — C присоединение |

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru H OH OH

R1— OH |

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — CH — O —R1

OH

NaHSO3 |

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru выделение альдегидов в виде осадка R — CH — SO3Na

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Cl

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru PCl5 R — CH

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Cl

замещение NH3 R — CH = NH

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru

NH2 — OH R — CH = N — OH

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Карбоновыми кислотами называются органические вещества, содержащие одну или O O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru несколько карбоксильных групп — C . Общая формула R — C , сокращенно RCOOH.

OH OH

В зависимости от числа карбоксильных групп в молекуле различают кислоты одноосновные, двухосновные и т.д.

По международной номенклатуре названия присваивается кислоте по названию углеводорода с тем же числом атомов углерода, что и в кислоте, углерод в карбоксильной группе обозначается номером 1. Например, по международной номенклатуре предельная одноосновная кислота

6 5 4 3 2 1

CH3 — CH — CH — CH2 — CH2 — COOH

| | |

CH3 CH3 C2H5

будет называться 4,5-диметил-3-этилгексановая кислота.

Для карбоновых кислот характерна высокая реакционная способность.

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Na, Na2O O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru NaOH R — CH2 — C

ONa

соли кислот

дегидратация (R — CH2 — CO)2O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru ангидриды кислот

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O PCl5, SOCl2 O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — CH2 — C Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — CH2 — C

OH Cl

хлорангидриды кислот

O

R, - OH ||

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru этерификация R — CH2 — C — O — R

сложные эфиры

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru NH3 O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — CH2 — C

NH2

амиды кислот

Для карбоновых кислот, альдегидов и кетонов характерны следующие реакции за счет углеводородного радикала:

1. Замещение водорода на галоген (наиболее легко при углероде, находящемся в α — положении к карбоксильной или карбонильной группе):

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — CH2 — C + Cl2 ® R — CHCl — C + HCl

OH α OH

2. Присоединение соединений типа HХ к непредельным соединениям происходит с нарушением правила Морковникова:

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru CH2 = CH — C + HCl ® CH2 — CH2 — C Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru

OH | OH

Cl

Сложными эфирами называют производные карбоновых кислот, у которых гидроксил в карбоксиле замещен спиртовым остатком:

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru O O

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru R — C ® R — C

OH OR'

кислота сложный эфир

Сложные эфиры в большинстве случаев называют по тем кислотам и спиртам, которые участвуют в их образовании, причем на первом месте в названии стоит кислота, на втором — спирт.

Например:

O O O

|| || ||

H — C — O — CH3 H3C — C — O — CH3 H3C — C — O — C2H5

муравьино-метиловый уксусно-метиловый уксусно-этиловый

эфир (метилформиат) эфир (метилацетат) эфир (этилацетат)

Употребляют также названия, образуемые от углеводородного радикала спирта и корня латинского названия кислоты с добавлением окончания -ат (в примерах, приведенных выше, эти названия даны в скобках).

Контрольные задания:

221. Напишите уравнение реакций внутримолекулярной и межмолекулярной дегидратации

2-метил-1-пропанола. Введите указанный спирт в реакции с: а) Naмет.; б) HСl; в) PСl5.

222. С какими из перечисленных веществ будет реагировать 1-пропанол:

а) Na б) CH3OH в) PCl5 г) NaOH д) CH3 — C = O

|

OH

Напишите уравнения соответствующих реакций, дайте систематические названия полученным соединениям. Что образуется при окислении 1-пропанола?

223. Составьте уравнения реакций получения соответствующих спиртов по нижеприведенной схеме:

O

||

H — C — H ? H2O ?

       
    Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru
  Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru
 

CH3 — CO — CH2 — CH3 ? H2O ?

Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru CH3 — CH2MgBr O

||

CH3 — CH2 — C — H ? H2O ?

       
  Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru   Тема 12: Кислородсодержащие органические соединения - student2.ru

Для получения вторичного спирта приведите уравнения внутримолекулярной дегидратации, каталитического окисления и реакции этерификации с уксусной кислотой.

224.Приведите реакции, позволяющие отличить спирт от фенола.

225. Как из 1-пропанола получить 2-пропанол, применяя лишь неорганические реактивы?

226. Установите строение вещества C2H6O, если оно не реагирует с металлическим натрием на холоде, а при нагревании с ним дает CH3ONa и CH3Na. При нагревании с HI образуется CH3I и CH3OH.

227. Напишите схемы получения альдегида, метилэтилкетона тремя способами. Введите эти соединения в реакции с: а) PCl5; б) NaHSO3; в) HCN.

228. Напишите схемы получения ацетона из следующих исходных веществ: а) этиловый спирт; б) пропилен; в) ацетилен. Как ацетон будет взаимодействовать с: а) HCN; б) NaHSO3 ; в) PСl5.

229.С помощью каких реакций можно отличить ацетон от пропионового альдегида. Напишите реакции взаимодействия указанных веществ с: а) C2H5OH; б) HCN; в) NaHSO4; г) PСl5.

230. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно отличить альдегиды от кетонов. Какие соединения образуются при взаимодействии уксусного альдегида с хлористым фосфором, синильной кислотой?

231. Составьте схемы взаимодействия пропионового альдегида с веществами: а) синильной кислотой; б) этил магний бромидом; в) хлором; г) гидросульфатом натрия.

232.Какие ацетиленовые углеводороды следует взять, чтобы по реакции Кучерова получить:

а) метилэтилкетон; б) уксусный альдегид. Последний введите в реакции с: а) аммиаком;

б) гидросульфитом натрия; в) синильной кислотой.

233.Осуществите схему превращений:

HCl KCN 2H2O(H+)

CH3 — CH = CH2 ® A ® B ® C

Полученное соединение введите в реакции с NH3; PCl5; Na; Ca(OH)2; CH3OH.

234. Составьте уравнение реакций получения метилпропановой кислоты, исходя из пропилового спирта и используя все необходимые для этого неорганические вещества.

235. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения: O O

|| ||

C2H6 ® С2H5Cl ® С2H5OH ® CH3 — C — OH ® CH3 — C — O — C2H5 ® C2H5OH ® CO2

236Используя в качестве исходного соединения карбид кальция, получите уксусную кислоту, а из последней: а) хлористый ацетил; б) ангидрид уксусной кислоты; в) ацетат натрия. Как их этих веществ получить метилэтанат?

237.Напишите уравнения реакций получения масляной кислоты из: а) бромбутана; б) бромпропана. Полученную кислоту введите в реакции: а) с аммиаком при нагревании; б) с хлоридом фосфора (V); в) с этиловым спиртом.

238. Напишите уравнения получения этилацетата из ацетилена, используя его в качестве единственного органического вещества. Этилацетат введите в реакцию гидролиза.

239. Из каких кислот и спиртов могут быть получены следующие сложные эфиры:

а) HCOOC2H5; б) CH3(CH2)3COOCH3; в) C6H5COOCH(CH3)2.

Напишите уравнения реакций. В чем различие между сложными и простыми эфирами?

240. Из соответствующего альдегида получите 3-метилбутановую кислоту и напишите реакции взаимодействия этой кислоты со следующими соединениями:

а) PСl3; б) CH3 — CH — CH3; в) NaOH; г) CuO; д) Cl2.

|

ОН

Наши рекомендации