CH 3 - www,pc
Download
Report
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