Функциональные производные углеводородов, страница 2

NaOH (водн.)

   (- NaBr)

CH3 – CH– Br

 (галогенид)        

                                 NaOH (спирт.)

    (- НBr)

б) Гидратацией алкенов (присоединением воды в присутствии минеральных кислот).

                                        (t0C)

CH3 – CH  = CH2 + H–OH       → CH3 – CH – CH3             

                                        (H+)         │

           (Пропен)                              OH

                                                  (Пропанол 2)

в) Гидрированием (восстановлением) альдегидов и кетонов

Получение спиртов в промышленности – многотоннажные производства.

Метанол (около 20 млн. т/год) получают при гидролизе древесины и из синтез – газа:

                      t0C; давл;

СО + 2Н2    ¾¾¾¾→       CH3 – OH                                     

             Katal

Идет на производство формальдегида, оргстекла; используется как растворитель и как топливо для ДВС.

Этанол (около 3 млн. т/год) технический получают гидратацией этилена водяным паром, а медицинский - брожением углеводов. Используется для получения ацетальдегида и уксусной кислоты, дивинила (и далее каучука, и резины), как растворитель лекарств и в ликеро–водочной промышленности.

Вторбутанол (около 850 тысяч т/год) – основной компонент тормозных жидкостей автомобилей.  

МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ (полиолы)

Многоатомные спирты содержат в одной молекуле несколько гидроксилов у разных атомов углерода:

H2C  –  CH2                              H2C  –  CH – CH2

    │      │                                       │      │       │

   OH   OH                                     OH   OH    OH

Этиленгликоль                         Глицерин

[этандиол – 1,2]                        [пропантриол –1,2,3]

Это вязкие сиропообразные жидкости, без цвета и запаха, хорошо растворимые в воде, имеющие плотности, соответственно –1,11 и 1,26 г/мл.

По химическим свойствам схожи с обычными (одноатомными) спиртами: реагируют со щелочными металлами, внутри- и межмолекулярно дегидратируются, образуют сложные эфиры с кислотами.

Отличие полиолов в том, что они могут образовывать моно-, ди- и тризамещенные продукты (по количеству прореагировавших гидроксилов).

Качественной для многоатомных спиртов, является их реакция со свежеосажденным гидроксидом меди (II): светло- голубой осадок Cu(OH)2 растворяется в многоатомном спирте, с образованием раствора ярко синего цвета:

CH2 –O H     +    HO                        CH2 –O

│                                  Cu   ¾¾→  ½                     Cu              

CH2 –O H          HO          (-2H2O)   CH2 –O

Этиленгликоль                             Гликолят меди (II)

Очень важными являются реакции образования сложных эфиров глицерина с карбоновыми кислотами и с HNO3:

CH2 –O – NO2                     CH2 –OH                    CH2 –O –C –R

│                       3HО–NO2  │              3HO–C–R  │

CH  –O – NO2        ←¾     CH –OH      ¾→       CH –O –C –R      │                        (-3H 2O)    │       (-3H2O)     │

CH2 –O – NO2                     CH2 –OH                    CH2 –O –C –R

[Нитроглицерин]              [Глицерин]                       [Жир*[1]]

Нитроглицерин – взрывчатое вещество (входит в состав динамита), при ударе, трении, от электрической искры взрывается с выделение большого количества газов:

C3H5(ONO2)3    →   12CO2  +  6N2  +   10H2O  +  O2               

Глицерин и этиленгликоль очень широко используются, в различных областях: в медицине и парфюмерии (кремы и мази), в консервной промышленности, при изготовлении синтетических волокон (лавсан) и пластмасс (целлофан, полиуретаны, глифталевые смолы и др.); входят в состав антифризов.

ФЕНОЛЫ

Термин “фенол” используется в двух значениях:

а) Названия соединения               (оксибензол);

б) класс органических соединений, в которых гидроксил связан непосредственно с бензольным кольцом.

Фенол – кристаллы розоватого цвета, малорастворим в воде, хорошо в щелочах. Молекула фенола - яркий пример взаимного влияния атомов в молекуле. Из-за взаимодействия не поделенных электронных пар атома кислорода с π-электронами бензольного кольца связи (С –О) и (О –Н) имеют различную прочность (а не примерно одинаковую, как в молекуле спиртов). Связь О –Н значительно менее прочна, чем и определяются кислотные свойства фенолов: водный раствор фенола имеет кислую среду и называется карболовой кислотой.

C6H5OH  ↔       C6H5O   +    H+                                               Фенол                    Фенолят-ион

Фенол, в отличие от спиртов, легко реагирует со щелочами и некоторыми солями.

 C6H5OH    +   NaOH   →    C6H5ONa   +   H2O                        

    Фенолят натрия

3C6H5OH  +   FeCl3    →     Fe(C6H5O)3  + 3HCl   

Последняя реакция (с FeCl3) является качественной на фенолы: образуется фиолетовый раствор железо-фенольного комплекса.

Гидроксил, в свою очередь, оказывает влияние на свойства бензольного кольца. Фенол, в отличие  от бензола, реагирует с бромом в обычных условиях и очень легко нитруется:

 


[2,4,6 –трибромфенол]                                [2,4,6 –тринитрофенол]

                                                                    (пикриновая кислота)

Присутствие нитрогрупп делает еще более подвижным водород фенольного гидрооксила: пикриновая кислота по силе приближается к серной, легко образует соли – пикраты. Это – бризантные ВВ, используются для снаряжения капсюлей патронов и снарядов.

Повышенная подвижность атомов водорода бензольного кольца фенола в позициях 2, 4 и 6 (орто- и пара-) используется в реакциях поликонденсации фенола с формальдегидом:

 


    2n        +2n H–C                      →        

                                    (–2nH2O)       

Образующиеся в результате фенол- формальдегидные смолы (резолы, бакелиты) широко используются для изготовления из фенопластов самых различных материалов и изделий (стеклопласты, текстолиты, пенопласты, диэлектрики и др.)

Фенолы могут быть как одноатомные (например крезолы), так и полиоксисоединения:

    орто-               пара-         метакрезолы       резорцин       пирогаллол

[2-метил      [4-метил          [3-метил            [1,2-диокси   [1,2,3-триокси

 фенол]      фенол]              фенол]                     бензол]               бензол]

Получается  фенол из каменноугольной смолы, путем коксования и синтетически:

(а) кумольный способ (1949 г):

 


     кумол                гидроперекись кумола    фенол          ацетон

 


(б) метод института катализа СОРАН (1995г):

Метод был обнаружен при решении экологической задачи утилизации N2O, являющегося отходом в производстве капролактама. Наилучшим раскислителем N2O оказался бензол, превращающийся при этом в фенол почти со 100% -ным выходом.


 АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ (оксосоединения)

Производные углеводородов, в молекулах которых у одного атома углерода два атома водорода замещены на атом кислорода, называются карбонильными.  Группа атомов (С=О) называется оксогруппа, а молекулы, ее содержащие –оксосоединениями. Их общая формула CnH2nO.

Если карбонильный кислород находится у первичного углерода –это альдегиды            .

 


Их функциональной группой является группа атомов