Transcript CH 3 - www,pc

‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪1‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ – I‬مجموعات المركبات العضوية ‪:‬‬
‫‪ – 1‬المجموعة المميزة و الكربون الوظيفي ‪:‬‬
‫‪CH3-CH2-COOH‬‬
‫مجموعة مميزة‬
‫‪CH3-CH2-OH‬‬
‫كربون وظيفي‬
‫تصنف المركبات العضوية إلى مجموعات لها خاصيات كيميائية متشابهة ‪ ،‬و تتميز كل‬
‫مجموعة مركبات عضوية باحتواء جزيئاتها على نفس المجموعة المميزة ‪.‬‬
‫‪ – 2‬األمينات ‪:‬‬
‫أ – تعريف ‪:‬‬
‫تحتوي األمينات على المجموعة المميزة أمين ‪ -NH2‬و التي تدعى أمينو ‪Amino‬‬
‫الصيغة العامة لألمينات ‪ R ( R-NH2‬جذر ألكيلي )‬
‫‪2‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫ب – تسمية األمينات ‪:‬‬
‫يشتق اسم األمين من اسم األلكان الموافق بإضافة المقطع أمين في نهاية اسم األلكان‬
‫مسبوقا برقم الكربون الوظيفي في السلسلة الكربونية ‪.‬‬
‫أمثلة ‪:‬‬
‫بروبان أمين‬
‫بروبان‪ – 2-‬أمين‬
‫‪CH3-CH(NH2)-CH3‬‬
‫‪CH3-CH2-CH2-NH2‬‬
‫بنزنامين )‪(aniline‬‬
‫‪-NH2‬‬
‫لألمينات طبيعة قاعدية ‪ ،‬لذا فإنها تعطي لونا أزرق بوجود الكاشف الملون أزرق‬
‫البروموتيمول ‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ – 3‬المركبات الهالوجينية ‪:‬‬
‫أ – تعريف ‪:‬‬
‫تحتوي المركبات الهالوجينية على المجموعة المميزة هالوجينو ‪ –X‬التي تسمى هالوجينو‬
‫‪ halogéno‬حيث ‪ X‬ذرة هالوجين ) ‪( F , Cℓ, Br , I‬‬
‫ب – تسمية المركبات الهالوجينية ‪:‬‬
‫يشتق اسم المركب الهالوجيني من اسم األلكان الموافق مسبوقا بإحدى المقاطع ( فلورو‬
‫‪ ) Fluoro‬أو ( كلورو ‪ ) Chloro‬أو (يودو ‪ ) Iodo‬أو ( برومو ‪ ) Bromo‬و يكون‬
‫المقطع مسبوقا برقم الكربون الوظيفي ‪.‬‬
‫أمثلة ‪:‬‬
‫كلورو إيتان‬
‫‪CH3-CH2-Cℓ‬‬
‫‪4‬‬
‫ثنائي كلوروميتان‬
‫‪Cℓ-CH2-Cℓ‬‬
‫‪-2‬بروموبروبان‬
‫‪CH3-CH(Br)-CH3‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫يمكن إبراز وجود مركبات هالوجينية بإضافة محلول كحولي لنترات الفضة ‪ ،‬حيث يتكون‬
‫راسب أبيض ) ‪ (AgCl‬أو أبيض مصفر ) ‪ (AgBr‬أو أصفر ) ‪ (AgI‬وفق المعادلة‬
‫)‪AgX(S‬‬
‫‪ – 4‬الكحوالت ‪:‬‬
‫‪AgNO3‬‬
‫‪‬‬
‫كحول‬
‫‪R-X‬‬
‫أ – تعريف ‪:‬‬
‫ تحتوي الكحوالت على المجموعة المميزة ‪ -OH‬التي تسمى هيدروكسيل ‪hydroxyle‬‬‫ب – تسمية الكحوالت ‪:‬‬
‫يشتق اسم الكحول من اسم األلكان الموافق الذي له نفس السلسلة الكربونية مع إضافة‬
‫الالحق ( أول ‪ )ℓo -‬في نهاية اسم األلكان مسبوقا برقم الكربون الوظيفي ‪.‬‬
‫أمثلة ‪:‬‬‫‪5‬‬
‫إتانول ‪-3 ، CH3-CH2-OH :‬مثيل بوتان‪2-‬أول‬
‫‪CH3-CH(CH3)-CH(OH)-CH3‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ -5‬المركبات الكربونيلية ‪:‬‬
‫أ ) مجموعة الكربونيل ‪:‬‬
‫تسمى المركبات العضوية التي تحتوي على المجموعة المميزة كربونيل‬
‫‪C=O‬‬
‫المركبات الكربونيلية ‪ .‬و نميز في هذه المركبات األلدهيدات و السيتونات ‪.‬‬
‫ب) األلدهيدات ‪:‬‬
‫تعريف ‪:‬‬
‫األلدهيد مركب كربونيلي يرتبط كربونه الوظيفي بذرة هيدروجين ‪ ،‬صيغته العامة ‪R-CHO‬‬
‫أو‬
‫تسمية ‪:‬‬
‫‪R-C-H‬‬
‫‪O‬‬
‫حيث ‪ R-‬جذر ألكيلي‬
‫نحصل على اسم األلدهيد بإضافة المقطع (ال ‪ ) al ،‬في نهاية اسم األلكان الموافق‬
‫‪6‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫أمثلة ‪:‬‬
‫ميتانال ‪:‬‬
‫‪H-C-H‬‬
‫‪O‬‬
‫إيتانال ‪:‬‬
‫‪CH3-C-H‬‬
‫‪O‬‬
‫‪-2‬مثيل بروبانال‬
‫‪CH3-CH-C-H‬‬
‫‪CH3 O‬‬
‫‪ -‬يتم تمييز األلدهيدات برائز ‪ 2,4-DNPH‬و هو مشترك بين جميع المركبات الكربونيلية‬
‫حيث يتكون راسب أصفر برتقالي ‪ ،‬بينما يعتبر كل من كاشف طولينس ‪ Tolens‬و كاشف‬
‫فهلين ‪ Fehling‬روائز تميز األلدهيدات عن السيتونات ‪.‬‬
‫ج ) السيتونات ‪:‬‬
‫تعريف ‪:‬‬
‫السيتون مركب كربوكسيلي يرتبط كربونه الوظيفي بذرتي كربون ‪ ،‬صيغته العامة ‪:‬‬
‫‪R‬‬
‫‪C=O‬‬
‫‪7‬‬
‫’‪R‬‬
‫حيث ‪ R‬و ’‪ R‬جذران ألكيليان‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫تسمية ‪:‬‬
‫نحصل على اسم سيتون بإضافة المقطع (أون‪ ) one ،‬في نهاية اسم األلكين الموافق‬
‫مسبوقا برقم الكربون الوظيفي ‪.‬‬
‫أمثلة ‪:‬‬
‫بروبانون ‪:‬‬
‫‪CH3-CO-CH3‬‬
‫‪-3‬مثيل بوتان‪ 2-‬أون ‪CH3-CO-CH(CH3)-CH3‬‬
‫يبرز وجود السيتون برائز ‪ 2,4-DNPH‬حيث يتكون راسب أصفر ‪ ،‬بينما ال تتفاعل‬‫السيتونات مع كاشف فهلين و كاشف طولينس ‪.‬‬
‫ملحوظة ‪:‬‬‫تعتبر السيتونات المشبعة متماكبات لأللدهيدات المشبعة ‪.‬‬
‫مثال ‪ : C3H6O :‬صيغة عامة لكل من بروبانال و بروبانون‬
‫‪8‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ – 6‬األحماض الكربوكسيلية ‪:‬‬
‫أ ) تعريف ‪:‬‬
‫تحتوي األحماض الكربوكسيلية على المجموعة المميزة ‪ –COOH‬أو‬
‫التي تسمى كربوكسيل ‪. carboxyle‬‬
‫‪R -C=O‬‬
‫صيغتها العامة ‪ RCOOH :‬أو‬
‫‪OH‬‬
‫ب ) تسمية األحماض الكربوكسيلية ‪:‬‬
‫‪-C=O‬‬
‫‪OH‬‬
‫حيث ‪ R‬جذر ألكيلي ‪.‬‬
‫نحصل على اسم حمض كربوكسيلي بإضافة المقطع (أويك ‪ ) oique ،‬إلى نهاية اسم‬
‫األلكان الموافق مسبوقا بكلمة حمض ‪ .‬و تكون المجموعة الكربوكسيلية دائما في طرف‬
‫السلسلة الكربونية ‪.‬‬
‫ أمثلة ‪:‬‬‫حمض اإليتانويك‬
‫‪9‬‬
‫حمض ‪2-‬مثيل بوتانويك‬
‫حمض بنزويك‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫ملحوظة ‪:‬‬
‫يمثل األيون كربوكسيالت ‪ RCOO-‬القاعدة المرافقة للحمض الكربوكسيلي ‪، RCOOH‬‬
‫بحيث يشكالن معا مزدوجة حمض‪-‬قاعدة ‪.‬‬
‫‪ – II‬تفاعلية الكحوالت ‪:‬‬
‫‪ – 1‬األصناف الثالثة للكحوالت ‪:‬‬
‫أ ) الكحول األولي ‪:‬‬
‫في الكحول األولي ال يرتبط الكربون الوظيفي إال بذرة كربون واحدة على األكثر ‪.‬‬
‫صيغته العامة ‪ R-CH2-OH :‬أو ‪CnH2n+1-OH‬‬
‫أمثلة ‪:‬‬
‫إيتانول‬
‫‪10‬‬
‫‪CH3-CH2-OH‬‬
‫‪-2‬مثيل بوتان ‪-1‬أول‬
‫‪CH3-CH2-CH-CH2-OH‬‬
‫‪CH3‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫ب ) الكحول الثانوي ‪:‬‬
‫في الكحول الثانوي يرتبط الكربون الوظيفي بذرتي كربون ‪ ،‬صيغته العامة‬
‫‪-‬أمثلة ‪:‬‬
‫‪R-CH-OH‬‬
‫’‪R‬‬
‫‪CH3-CH-OH‬‬
‫‪CH3-CH2-CH-OH‬‬
‫بوتان‪-2-‬أول‬
‫بروبان‪-2-‬أول‬
‫‪CH3‬‬
‫‪CH3‬‬
‫ج ) الكحول الثالثي ‪:‬‬
‫"‪R‬‬
‫في الكحول الثالثي يرتبط الكربون الوظيفي بثالث ذرات كربون ‪ ،‬صيغته العامة ‪R-C-OH‬‬
‫’‪R‬‬
‫أمثلة ‪:‬‬‫‪-2‬مثيل بروبان‪-2-‬أول‬
‫‪CH3-CH(OH)CH3‬‬
‫‪CH3‬‬
‫‪11‬‬
‫‪ 4 ، 3‬ثنائي مثيل هكسان‪-3-‬أول‬
‫‪CH3‬‬
‫‪CH3-CH2-C (OH)CH- CH2 -CH3‬‬
‫‪CH3‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ – 2‬أكسدة الكحوالت‬
‫ينتج كل من ثنائي أوكسيد الكربون و الماء عن االحتراق الكامل للكحوالت في ثنائي‬
‫األوكسيجين ‪ ،‬و يتغير الهيكل الكربوني لجزيئة الكحول بسبب كسر الرابطة ‪ C-C‬و نتحدث‬
‫عن أكسدة تخريبية أو كاملة ‪.‬‬
‫أ ) األكسدة المعتدلة لكحول أولي ‪:‬‬
‫الحالة األولى ‪ :‬استعمال مؤكسد بكمية ناقصة ( بتفريط)‬‫عند أكسدة كحول أولي باستعمال كمية ناقصة للمؤكسد فإنه يتحول إلى ألدهيد و تكون‬
‫المزدوجة مؤكسد‪-‬مختزل المرتبطة بالكحول و المشاركة في هذا التفاعل هي ‪:‬‬
‫‪: R-CHO / R-CH2OH‬‬
‫أو ‪:‬‬
‫‪12‬‬
‫‪RCH2OH‬‬
‫‪R-CH2-OH‬‬
‫‪RCHO + 2H+ + 2e-‬‬
‫‪R-C-H + 2H+ + 2e‬‬‫‪O‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫مثال ‪ :‬النشاط ‪ 2‬المناولة ‪ 1‬ص ‪121‬‬
‫تمت أكسدة البوتان ‪-1-‬أول في وسط حمضي باستعمال كمية ناقصة أليونات البرمنغنات‬
‫‪ MnO4‬التي تلعب دور المؤكسد فأدى ذلك إلى تكون البوتانال ‪C3H7-CHO‬‬‫معادلة التفاعل ‪C3H7CHO + 2H+ + 2e- :‬‬
‫)‬
‫‪5(C3H7-CH2OH‬‬
‫‪2 ( MnO4- + 8H+ + 5e-‬‬
‫)‪Mn2+ + 4H2O‬‬
‫‪2Mn2+ + 5C3H7CHO + 8H2O‬‬
‫‪13‬‬
‫‪5C3H7CH2OH + 2MnO4- + 6H+‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫الحالة الثانية ‪ :‬استعمال مؤكسد بكمية زائدة (بإفراط)‬
‫عند أكسدة كحول أولي باستعمال كمية زائدة للمؤكسد فإنه يتحول إلى حمض كربوكسيلي ‪،‬‬
‫وتكون المزدوجة مؤكسد‪-‬مختزل ‪ RCOOH/RCH2OH‬هي المرتبطة بالكحول و المشاركة‬
‫في هذا التفاعل ‪.‬‬
‫‪RCH2OH + H2O‬‬
‫‪RCOOH + 4H+ + 4e-‬‬
‫مثال ‪ :‬النشاط ‪ 2‬المناولة ‪ 2‬ص ‪121‬‬
‫تمت أكسدة البوتان‪-1-‬أول في وسط حمضي باستعمال كمية زائدة لأليونات ‪ MnO4-‬التي‬
‫تلعب دور المؤكسد فأدى ذلك إلى تكون حمض البوتانويك ‪C3H7COOH‬‬
‫معادلة التفاعل ‪C3H7COOH + 4H+ + 4e- :‬‬
‫‪5(C3H7-CH2OH + H2O‬‬
‫) ‪Mn2+ +‬‬
‫‪4 ( MnO4- + 8H+ + 5e-‬‬
‫)‪4H2O‬‬
‫‪4Mn2+ + 5C3H7COOH‬‬
‫‪14 +‬‬
‫‪5C3H7CH2OH + 4MnO4- + 12H+‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫ملحوظة ‪:‬‬
‫يمكن أن نعتبر أن تحول كحول أولي إلى حمض كربوكسيلي يتم وفق مرحلتين هي ‪:‬‬
‫كحول أولي ‪ --‬ألدهيد ‪ --‬حمض كربوكسيلي‬
‫‪RCHO + 2H+ + 2e‬‬‫‪RCOOH + 2H+ + 2e-‬‬
‫‪RCH2OH‬‬
‫‪RCHO + H2O‬‬
‫‪RCH2OH + H2O  RCOOH + 4H+ + 4e‬‬‫ب ) األكسدة المعتدلة لكحول ثانوي ‪:‬‬
‫تؤدي األكسدة المعتدلة لكحول ثانوي إلى تحوله إلى سيتون ‪ ،‬وتكون المزدوجة مؤكسد‪-‬‬
‫مختزل المرتبطة بالكحول و المشاركة في هذا التفاعل هي ‪:‬‬
‫‪H‬‬
‫‪R-C-R’ + 2H+ + 2e‬‬‫‪R-C-OH‬‬
‫‪O‬‬
‫’‪R‬‬
‫‪H‬‬
‫‪R-C-R’/ R-C-OH‬‬
‫‪O‬‬
‫’‪R‬‬
‫‪15‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫مثال ‪ :‬نشاط ‪ 2‬ص‪121‬‬
‫تمت أكسدة البوتان‪-2-‬أول إلى بوتانون‬
‫في حالة استعمال األيونات ‪ MnO4-‬بإفراط أو بتفريط نحصل على المعادلة التالية ‪:‬‬
‫) ‪C2H5-CO-CH3 + 2H+ + 2e-‬‬
‫)‪Mn2+ + 4H2O‬‬
‫‪2Mn2+ + 8H2O + 5C2H5-CO-CH3‬‬
‫‪5( C2H5-CH(OH)-CH3‬‬
‫‪2 ( MnO4- + 8H+ + 5e-‬‬
‫‪2MnO4- + 5C2H5-CH(OH)-CH3 +6H+‬‬
‫ ال يتفاعل البوتانون مع برمنغنات البوتاسيوم و بالتالي ال يتأكسد البوتانون ‪.‬‬‫ملحوظة ‪:‬‬
‫الكحوالت الثالتية غير قابلة للتأكسد بطريقة معتدلة ‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ – 3 – 2‬إزالة الماء من الكحوالت ‪:‬‬
‫يمكن إزالة الماء من الكحوالت بالتسخين بوجود حفازمثل األلومين ‪Al2O3‬‬
‫‪350°‬‬
‫‪CH2=CH 2+ H2O‬‬
‫اختفاء لون ماء البروم يدل على أن الناتج ألكينا‬
‫‪‬‬
‫ألومين‬
‫‪HH‬‬
‫‪H-C-C-H‬‬
‫‪H OH‬‬
‫‪ – 4 – 2‬تفاعالت االستبدال ‪:‬‬
‫خالل تفاعل االستبدال تعوض ذرة (أو مجموعة ذرات ) بذرة أخرى (أو بمجموعة أخرى‬‫من الذرات ) مثال يمكن استبدال المجموعة المميزة ‪ –OH‬بالمجموعة المميزة ‪-X‬‬
‫فنحصل على مركب هالوجيني ‪.‬‬
‫مثال ‪ :‬تأثير الحمض الهالوجيني ‪ HX‬على كحول ‪R-OH‬‬‫‪R-OH + HX  RX + H2O‬‬
‫‪17‬‬
‫كما يمكن أن يحدث التحول العكسي حيث يؤثر محلول قاعدي على مركب هالوجيني‬
‫‪R-OH + X-‬‬
‫‪‬‬
‫‪RX + OH-‬‬
‫تؤدي تفاعالت مثل تفاعالت االستبدال أو تفاعالت األكسدة المعتدلة للكحوالت إلى تغير‬‫المجموعة المميزة دون المساس بالسلسلة الكربونية للمركب العضوي فنقول أن هناك‬
‫ترميم وظيفي ‪.‬‬
‫‪ – 3‬مردود التصنيع ‪:‬‬
‫ال نصل في الغالب أثناء التصنيع إلى التقدم األقصى للتفاعل نظرا لفقدان كميات من المواد‬
‫التي تدخل في التفاعل ‪ ،‬لذا ‪ ،‬نلجأ لما يسمى مردود التصنيع ‪.‬‬
‫مردود التصنيع ‪:‬‬
‫هو خارج قسمة كمية مادة الناتج المحصل عليه تجريبيا على كمية المادة المنتظرة نظريا‬
‫‪ nthéo‬حيث ‪ . r = nexp/nthéo‬ينحصر مردود التصنيع بين ‪ 0‬و ‪1‬‬
‫‪ -‬تمرين تطبيقي ‪ :‬ص ‪128‬‬
‫‪18‬‬
‫المجموعات المميزة – التفاعلية‬
‫‪ – 4‬تطبيقات الترميم الوظيفي في الصناعة ‪:‬‬
‫تستعمل في المجال الصناعي عدة طرق لتحول المجموعات المميزة من أجل تصنيع‬
‫مجموعة من المركبات العضوية ‪ ،‬حيث يتطلب كل تصنيع ظروفا تجريبية خاصة تتعلق‬
‫بدرجة الحرارة و الضغط و استعمال حفاز ‪.‬‬
‫ الميثانول من أهم المركبات في الكيمياء الصناعية ‪ ،‬يصنع انطالقا من ‪ CO‬و ‪H2‬‬‫بوجود حفاز ‪ ،‬يستعمل هذا الكحول األولي مادة أولية لتصنيع مركبات عضوية أخرى‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫‪19/19‬‬
20