химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

аместительной номенклатуре названия спиртов составляют из названия родоначального углеводорода с прибавлением суффикса -ол. Если в молекуле несколько гидроксильных групп, то используют умножительную приставку: ди- (этандиол-1,2), три- (пропантриол-

160 .

I 2 3) и т. д. Нумерацию главной цепи начинают с того конца, ближе которому находится гидроксильная группа. По радикально-функциональной номенклатуре название производят от названия углеводо-дного радикала, связанного с гидроксильной группой, с прибавлением слова спирт.

СН3СН0ОН

Этанол (этиловый спирт)

сн3сн2сн2он

Пропаиол-1 (пропиловый спирт)

сн3—сн-сн3 он

Пропан ол-2 (изопропиловый спирт)

В зависимости от того, при каком атоме углерода находится гидроксильная группа, различают первичные (пропанол-1, бутанол-1), вторичные (пропанол-2, бутанол-2) и третичные (2-метилпропанол-2) спирты.

Структурная изомерия спиртов определяется изомерией углеродного скелета и изомерией положения гидроксильной группы.

Изомерия углеродного снелета

СН3СН2СН2СН2 СН3СН2СНСН3

ОН он

Бутанол-' Бутанол-2

сн3 сн3 1 3

сн3снсн2 сн3- с—сн3

он он

2-Метил- 2-Метил-

пропанол-1 пропанол-2

Изомерия положения

Изомерия положения

Число структурных изомеров в гомологическом ряду спиртов быстро возрастает. Например, на основе бутана существует 4 изомера, пентана — 8, а декана — уже 567.

5.2.2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Исходными соединениями для получения спиртов служат непредельные углеводороды, галогенопроизводные, оксосоединения (альдегиды и кетоны).

( Получение из алкенов. Гидратация алкенов протекает по меха-Зму электрофильного присоединения. Реакцию проводят в присут-

ствии кислотного катализатора (см. 2.2.6). Присоединение воды про-исходит по правилу Марковникова, т. е. водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода. Это один из наиболее важных промышленных способов получения спиртов.

СН.СН = СН2+ Н20 -ЬЦ. СН.СНСН.

'I

ОН

Пропен Пропанол-2

Получение из галогенопроизводных. Галогеналканы гидролизуют- j ся под действием водных растворов щелочей. Реакция проходит по j механизму нуклеофильного замещения и приводит к образованию спиртов (см. 4.4.2). Легче гидролизуются третичные галогеналканы, труднее — первичные. Этот способ используется для получения спиртов в лабораторной практике.

СН3СН2СН2Вг + К ОН -»- СН3СН2СН2ОН + КВг

1-Бромпропан Пропанол-1

Задание 5.7. Какое соединение получится в результате реакции взаимодействия 2-хлорпешана с водным раствором гидроксида натрия'1 Наппшше схему реакции и опишите ее механизм.

При действии водным раствором щелочи на 3-хлорпропен (аллш.хло-рид) 1акже образуется соответствующий спирт — пропен-2-ол-1 (алли-ловый спирт). Казалось бы, гидроксильная группа встает на. место отщепляющегося атома хлора. Однако это не так! Если в этой реакции использовать хлорид с радиоактивно меченым атомом углерода (показан цветом), то в полученном спирте метка распределится поровну межд\ крайними атомами углерода.

СН2=СН-СН2С1 + NaOH-- СН2=СН-СН2ОН + СНг=СНСН2ОН

50% 50,4 Аллилхлорид Аллиловые спирты

%

Такой результат объясняется ходом реакции по иному механизму, чем эю было рассмотрено ранее (см. 4.4.40). Замещение протекает в две стадии. Сначала отщепляется хлорид-ион и образуется карбокатион.

+ _

СН2=СН—СН2С1 =5=*= СН2=СН-СН2 + Cl

Аллилкатион

162

Строение аллил-катиона на самом деле сложнее, так как положительный заряд в нем частично гасится подвижным л-электронным облаком оложенной рЯД0М двойной связи. В результате перераспределения электронной плотности на левом атоме углерода возникает частичный положительный заряд, т. е. заряд оказывается делокализованным

+ +j/2 +1/2

СН2=СН-СН2 или СНг^^СН^^ СН2

При полном переносе заряда возникает катион +СН,—СН = СН, Реально ни этот, ни первоначальный катион (так называемые резонансные структуры) не существуют. Написание резонансных структур является всего лишь удобным способом графического изображения возможного перемещения электронной плотности в реагирующей частице При изображении резонансных структур между ними ставят обоюдоострую стрелку (<-—>).

СН2=СН — сНз ——*- СН2 — СН=сН2

Теперь становится ясно, что на второй стадии реакции гидролиза хлорида гидроксид-ион равновероятно атакует как левый, так и правый атомы углерода, и результатом замещения будут аллиловые спирты с различным расположением метки.

По такому двухстадийному механизму реагируют галогениды (и другие вещества), способные образовывать относительно стабильные карбокатиоиы — третичные алкилгалогениды, бензилгалогениды C^H^CHjHal н некоторые другие

Получение из оксосоединений. При восстановлении альдегидов образуются первичные спирты, а при восстановлении кетонов — вторичные. Реакцию проводят; пропуская над никелевым катализатором смесь паров альдегида или кетона с водородом.

СН,—С + H, -^1» сн.сн,он н

Ацетальдегид Этанол СН,—С—CH.+ Н, CH.CHCH.

II I

О ОН

6*

Ацетон

Пропанол-2

163

5.2.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Физические свойства спиртов существенно зависят от строения углеводородного радикала и положения гидроксильной группы Первые представители гомологического ряда спиртов — жидкости высшие спирты — твердые вещества. Для низших нормальных (не-разветвленных) первичных спиртов разность температур кипения гомологов составляет примерно 20 "С (табл. 5.3).

Задание 5.8. Сравните по данным табл. 5.3 значения температур кипения метилового, этилового, пропилового и буiилового спиртов Сделайте вывод о влиянии длины углеводородного радикала на величину температуры кипения спиртов

Метанол, этанол и пропанол смешиваются с водой во всех соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде резко падает. Высшие спирты практически не растворимы в воде

Таблица 53 Спирты

Отдельные представители Физические свопе гва название структурная формула 1 пл,°С 1 кип "С

Одноатомные

Метанол (мет иловый) СН3ОН -97 64,5

Этанол (этиловый) СН-,СН->ОН -115 78

Пропанол-1 (н-пропиловый) СН3СН,СН,ОН -127 97

Пропанол-2 (изопропиловый) СН-,СН(ОН)СН3 -86 82,5

Бутанол-1 («-бутиловый) СН-,(СН2)2СН20Н -80 118

2-Метилпропаноп-| (СН,)2СНСН,6н -108 1108

(пзобутнловый) 99,5

Бутанол-2 (ешо/>бутиловый) СН-,СН(0Н)СН2СН, -114 2-Метнлпропано.г]-2 (СНЧЬСОН 25,5 83

(трет-бу гиловый)

Циклогексапол С6Н„0Н 24 161,5

Фенплмет анол (бензиловый) Cf,H5CH,OH -15 205

Пропен-2-ол-1 (а ".лиловый) СН2=СНСН20Н -129 97

Двухатомные

Этанднол-1,2 (э гнленглнколь) Н0СН,СН20Н -17 199

Греха томные

Пропантриол-1,2,3 (глицерин) НОСН,СН(ОН)СН2ОН 20 290

164

и зшие спирты обладают характерным алкогольным запахом, запах них гомологов сильный и часто неприятный. Высшие спирты актически не имеют запаха. Третичные спирты обладают особым ктерным запахом плесени.

Низшие гликоли — вязкие бесцветные жидкости, не имеющие запаха; хорошо растворимы в воде и этаноле, обладают сладким вкусом.

С введением в молекулу второй гидроксильной группы происходит повышение относительной плотности и температуры кипения спиртов. Например, плотность этиленгликоля при 20 "С — 1,113, а этанола — 0,81.

Задание 5.9. Сравните по табл. 5 3 значения температур кипения этанола и этиленгликоля; пропанола-1 п глицерина. Сделайте вывод о влиянии числа гидроксильных групп, содержащихся в молекуле, на величину температуры кипения.

Водородные связи. Спирты обладают аномально высокими температурами кипения по сравнению с представителями таких классов органических соединений, как алканы, галогеналканы, тиолы, амины Например, температура кипения этанола 78 °С, тогда как хлор-этана — 13 °С, а этана — -88,5 "С. Эти различия объясняются особенностями строения спиртов. Атом кислорода в молекуле спирта обладает большой электроотрицательностью и оттягивает на себя электронную плотность а-связей связанных с ним атомов, в частности атома водорода. Связь О—Н в молекуле спирта сильно поляризована R->0<-H. Электронная плотность на атоме водорода оказывается пониженной. Поэтому он может взаимодействовать с неподелен-ной парой электронов атома кислорода другой молекулы спирта. Между двумя молекулами возникает нековалентная водородная связь (графически водородную связь принято обозначать тремя точками). Молекулы, связанные между собой водородными связями, образуют ассоциаты

Водородная связь

Образование ассоциатов как бы увеличивает массу спирта и ^нижает его летучесть. Прочность водородных связей невелика, но Их разрыва при переходе молекулы из жидкого в газообразное

165

состояние требуется дополнительная энергия Этим и объясняются высокие температуры кипения спиртов Наибольшую склонность к образованию водородных связей проявляют первичные спирты ДЛя вторичных и особенно третичных спиртов способность к ассоциации уменьшается, поскольку образованию водородных связей препятствуют разветвленные углеводородные радикалы

Задание 5.10. Выпишите из табл 5 3 значения температур кипения первичного, вторичного и третичного бутиловых спиртов Сравните их и сделайте вывод о влиянии разветвленности углеводородного радикала на температуру кипения спиртов

5.2.4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Следствием большой электроотрицательности атома кислорода в молекуле спирта является поляризация связей О—Н и С—О На атомах водорода и углерода, непосредственно связанных с атомом кислорода, возникают частичные положительные заряды

Полярность связи О—Н определяет ее склонность к гетеролити-ческому разрыву Атом водорода гидроксильной группы становится подвижным, способным отщепляться в виде протона Следовательно, спирты могут выступать в роли ОН-кислот В то же время наличие в молекуле спирта атома кислорода, имеющего неподеленную пару электронов, предопределяет проявление спиртами свойств оснований

Связь С—О вследствие ее полярности способна к гетеролитичес-кому разрыву Атом углерода, связанный с гидроксильной группой, несет частичный положитель

страница 27
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
петли скрытые кубика
dgs 1210 28p b1a
купить детский ватный матрас 60х170 недорого в москве
Кухонные уголки из ЛДСП

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(13.12.2017)