Transcript CH 2 - Лицей №6

Одноатомные спиры
Учитель химии МОУ лицея № 6
Дробот Светлана Сергеевна
Содержание
•
Определение спиртов
•
Классификация спиртов
•
Одноатомные спирты
•
Изомерия
•
Номенклатура
•
Физические свойства
•
Химические свойства
I.Реакции с разрывом связи RO–H
II. Реакции с разрывом связи R–OH
III. Реакции, идущие по нескольким связям одновременно.
•
Получение (в промышленности, в
лаборатории)
•
Источники информации
Определение спиртов
Спиртами называются соединения,
содержащие одну или несколько
гидроксильных групп (–ОН), связанных с
углеводородным радикалом.
В общем виде формулу спиртов можно записать
как R(OH)n.
Классификация спиртов
Спирты классифицируются по:
• числу гидроксильных групп на:
одноатомные – CH3OH метиловый,
двухатомные – CH2OH – CH2OH этиленгликоль,
многоатомные - CH2OH – CH(OH) – CH2OH глицерин.
• строению углеводородного радикала на:
предельные – C2H5OH – этанол,
непредельные – CH2 = СH –CH2 – OH пропенол,
ароматические – C6H5 – CH2OH
Внимание!
• Спирты, содержащие на одном атоме
углерода две гидроксильные группы,
неустойчивы и раздагаются с
отщеплением воды:
Внимание!
• Спирты, содержащие на одном атоме
углерода гидроксильную группу и
двойную связь, также неустойчивы и
подвергаются кето-енольной
таутомерии:
R – CH = C – R1 ↔ R – CH2 – C – R1
|
||
OH
O
• нахождению гидроксильной группы при
определенном углеродном атоме :
первичные R–CH2–OH,
R
|
третичные R1 – C – R2
|
OH
вторичные R1 – CH –R2
|
OH
Внимание!
• Если –OH присоединяется к углероду,
который в свою очередь соединен
только с одним атомом углерода, то
спирт называется первичным:
CH3 – CH2 - OH
Внимание!
• Если –OH присоединяется к углероду,
соединенному с двумя атомами углерода, –
вторичным.
CH3 – CH – CH3
|
OH
Внимание!
• Если –OH соединён с углеродом, имеющим
химические связи с тремя другими атомами
углерода, то спирт называется третичным:
CH3
|
CH3 – C – CH3
|
OH
Одноатомные спирты
Одноатомные спирты – органические
соединения, содержащие гидроксогруппу,
соединенную с углеводородным радикалом.
Общая формула гомологического ряда
предельных одноатомных спиртов CnH2n+1OH.
Изомерия
• углеродного скелета (начиная с
C4H9OH).
• положения гидроксильной группы,
(начиная с С3Н7ОН).
• межклассовая (простые эфиры)
(СН3–СН2–ОН и СН3–О–СН3).
Внимание
Простые эфиры имеют формулу R – O – R
и по рациональной номенклатуре
называются так: алкил/алкиловый эфир.
Названия радикалов перечисляются в
алфавитном порядке.
CH3 – CH2 – CH2 – O – CH3
метилпропиловый эфир
Номенклатура
По систематической номенклатуре спирты называют так:
• выбирают главную цепь, к которой присоединена –OH
группа;
• нумеруют цепь с той стороны, к которой ближе –OH;
• указывают положение и названия радикалов, число
атомов углерода в главной цепи с суффиксом – ан,
после этого идет суффикс – ол, обеспечивающий
гидроксильную группу, и номер атома углерода, у
которого эта группа находится.
CH3 – CH – CH – CH2 – CH2OH
|
|
CH3 CH3
3,4 – диметилпентанол - 1
Физические свойства
Низшие спирты (до С12) – жидкости,
температуры, кипения которых значительно
выше, чем у соответствующих алканов из-за
образования водородных связей за счёт
полярной связи. Метанол и этанол смешиваются
с водой в любых соотношениях; с увеличением
молекулярной массы растворимость спиртов в
воде уменьшается. Все спирты легче
воды.
Химические свойства
Свойства спиртов ROH определяются наличием
полярных связей Oδ- – Hδ+ и Cδ+ – Oδ-, и неподеленных
электронных пар на атоме кислорода. При реакции
спиртов возможно разрушение одной из двух связей: C–
OH (с отщеплением гидроксильной группы) или O–H (с
отщеплением водорода). Это могут быть реакции
замещения, в которых происходит замена OH или H, или
элиминирование (отщепление), когда образуется
двойная связь. На реакционную способность спиртов
большое влияние оказывает строение радикалов,
связанных с гидроксильной группой.
I. Реакции с разрывом связи RO–H
1. Спирты реагируют с щелочными и
щелочноземельными металлами, образуя
солеобразные соединения – алкоголяты. Со
щелочами спирты не взаимодействуют.
2СH3CH2CH2OH + 2Na → 2СH3CH2CH2ONa + H2↑
2СH3CH2OH + Сa → (СH3CH2O)2Ca + H2↑
В присутствии воды алкоголяты гидролизуются:
(СH3)3С–OK + H2O → (СH3)3C–OH + KOH
Это означает, что спирты – более слабые кислоты,
чем вода.
Внимание!
В реакции с активными металлами
проявляются слабые кислотные свойства
спиртов. В ряду: вода – первичный спирт –
вторичный спирт – третичный спирт полярность
связи O – H под влиянием углеводородных
радикалов ослабевает, и кислотные свойства
убывают.
2. Взаимодействие с органическими кислотами
(реакция этерификации) приводит к
образованию сложных эфиров.
H2SO4 к
CH3–COOH + HO–CH3 → CH3–COOCH3 + H2O
t
уксуснометиловый
эфир
II. Реакции с разрывом связи R–OH.
3. С галогеноводородами:
R–OH + HBr ↔ R–Br + H2O
(газ) t
4.Вступают в реакцию этерификации с
неорганическими кислотами.
С концентрированной серной кислотой (при t):
C2H5OH + HO-SO3H → C2H5-O-SO3H + H2O
этилсульфат
C2H5OH + HO-SO2-OH + HO-C2H5 →
C2H5-O-SO2-O-H5C2 + 2H2O
диэтилсульфат
III. Реакции, идущие по нескольким связям
одновременно.
5. Дегидратация протекает при нагревании с
водоотнимающими реагентами (Правило
Зайцева).
а) Внутримолекулярная дегидратация
приводит к образованию алкенов
(t°>140°C,H2SO4)
CH3–CH2–OH → CH2=CH2 + H2O
б) Межмолекулярная дегидратация даёт простые
эфиры (t°<140°C,H2SO4)
R - OH + HO – R → R – O – R + H2O
Запомните!
Дегидратация –
реакция отщепления воды от молекул
органических соединений.
Внимание!
Правило Зайцева
При отщеплении воды от молекул вторичных и
третичных спиртов атом водорода отрывается от
соседнего наименее гидрогенизированного
атома углерода; образующийся алкен содержит
наибольшее число заместителей при двойной
связи.
6. Реакции окисления.
При действии окислителей:
а) первичные спирты превращаются в альдегиды
R – CH – R1 + CuO → H2O + R – C – R 1
t
|
||
OH
O
Эту реакцию можно использовать как
качественную на метанол и этанол, так как их
альдегиды имеют характерные запахи:
tº
CH3OH + CuO → HCH=O + Cu + H2O
(запах формалина)
C2H5OH + CuO → CH3CH=O + Cu + H2O
(запах зеленого яблока)
б) вторичные спирты окисляются до кетонов
K2Cr2O7,H2SO4
CH3 – CH – CH2 – CH3 → CH3 – C – СH2 – CH3+H2O
|
||
OH
O
в) третичные спирты устойчивы к действию
окислителей.
7. Горят спирты некоптящим, почти
бесцветным пламенем:
С2H5ОH + 3O2 → 2СO2 + 3H2O
2С3H7ОH + 9O2 → 6СO2 + 8H2O
Получение
В промышленности.
1. Метанол синтезируют из синтез-газа на
катализаторе (ZnO, Сu) при 250°C и давлении
5-10 МПа:
СО + 2Н2 → СН3ОН
• Ранее метанол получали сухой перегонкой
древесины без доступа воздуха.
2. Этанол получают:
a) гидратацией этилена (Н3РО4; 280°C; 8 МПа)
СН2=СН2 + Н2О → СН3–СН2–ОН
б) брожением крахмала (или целлюлозы):
ферменты
(C6H10O5)n→ С6Н12О6 →2С2Н5ОН + 2СО2↑
крахмал
глюкоза
(источник крахмала – зерно, картофель)
В лаборатории.
1. Гидратация алкенов (согласно правилу
Марковникова): H+
СH3–СH=CH2 + H2O → СH3 – CH(OH) – СH3
2. Гидролиз галогенопроизводных
углеводородов:
СH3–СH2–Br + H2O ↔ СH3–CH2–OH + HBr
Чтобы сдвинуть равновесие вправо,
добавляют щёлочь, которая связывает
образующийся HBr.
Правило Марковникова
водород присоединяется к наиболее
гидрогенизированному атому углерода
при двойной связи, то есть к атому
углерода с наибольшим числом
водородных атомов.
3.Восстановление карбонильных соединений:
Альдегиды образуют первичные спирты, а
кетоны – вторичные.
Ni,t
CH3-CH=O + H2 → CH3-CH2OH
Ni,t
CH3 - CO – CH3 + H2 → CH3 – CH(OH) – CH3
Источники информации
1.Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия.
Органическая химия. Учебник для 10 класса
общеобразовательных учреждений.- М.:
Просвещение. 1998.
2. Оганесян Э.Т. Руководство по химии
поступающим в вузы. Справочное пособие. – М.:
Высшая школа,1991.
3. Иванова Р.Г., Осокина Г.Н. Изучение
химии в 9-10 классах. Книга для учителя. – М.:
Просвещение, 1983.
Источники информации
4. Денисов В.Г. Химия. 10 класс.
Поурочные планы. – Волгоград: Учитель,
2004.
5. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т.
Органическая химия. Учебник для вузов./ Под
ред. Петрова А.А. – М.: Высшая школа, 1981.
6. Хомченко Г.П. Пособие по химии для
поступающих в вузы. – М.: ООО «Издательство
Новая Волна», 2002.
Источники информации
7. Курмашева К.К. Химия в таблицах и
схемах. Серия «Школа в клеточку». – М.:
«Лист», 1997.
8. Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и
свойства органических веществ. Пособие для
учащихся 10 кл. – М.: Просвещение, 1980.
9. Аргишева А.И., Задумина Э.А. Химия:
Подготовка к государственному
централизованному тестированию. – Саратов:
Лицей, 2002.
Источники информации
10. Штремплер Г.И. Тесты, вопросы и
ответы по химии: Книга для учащихя 8-11
классов общеобразовательных учреждений. –
М.: Просвещение, 1999.
11. Малыхин З.В. Тестовые задания для
проверки знаний учащихся по органической
химии. – М.: ТЦ «Сфера», 2001.
12. Городничева И.Н. Контрольные и
проверочные работы по химии. 8-11 класс. –
М.: Аквариум, 1997.
13. Гаврусейко Н.П. Проверочные работы по
органической химии: Дидактический
материал: Пособие для учителя. – М.:
Просвещение, 1991.